Планета ИКС

Нептун удален от Солнца в среднем на 4,5 млрд км. Это составляет 30 астрономических единиц и согласуется с правилом Тициуса-Боде совсем неважно. На один оборот вокруг Солнца Нептун затрачивает 165 лет.

Как мы уже рассказывали, первые зарисовки положения Нептуна среди звезд выполнил в 1612-1613 гг. Галилео Галилей, однако он принял планету за обычную слабенькую звезду, и открытие новой планеты задержалось на два с лишним столетия.

С открытием Нептуна – далекой трансурановой планеты – границы Солнечной системы раздвинулись для человечества почти вдвое. Сам собой на повестку дня встал следующий вопрос: а нельзя ли еще больше раздвинуть эти границы? Разве открытие Нептуна кладет конец надежде обнаружить еще более далекие – транснептуновые планеты? Откуда может возникнуть уверенность, будто Нептун и есть крайняя, последняя планета Солнечной системы?

Итак, за поиски? Нет, об этом не могло быть и речи.

По правилу Тициуса-Боде новая планета могла располагаться еще почти вдвое дальше от Солнца, чем Нептун. Даже в крупный телескоп она будет выглядеть слабенькой звездочкой, каких на небе многие десятки миллионов! На один оборот вокруг Солнца транснептуновая планета должна тратить лет 250-300. Это значит, что ее движение по небу среди звезд будет очень медленным. Выделить такой объект по его ничтожному смещению среди десятков миллионов обыкновенных слабых звезд? Не приходит ли вам в голову, что поиски иголки даже в самом большом стоге сена по сравнению с подобной задачей покажутся сущим пустяком? Искать транснептуновую планету без ясного плана по всему небу? Нет, это занятие совершенно беспредметное.

Предстояло каким-нибудь образом максимально сузить круг поисков.

Первой обсуждалась возможность пойти проторенной дорогой. Если бы, наблюдая Нептун, удалось установить неправильности в его движении, то можно было бы говорить и о вычислении положения транснептуновой планеты. Но такой путь требовал предварительно нескольких десятков лет систематических наблюдений движения Нептуна.

Представьте себе, что Нептун и гипотетическая транснептуновая планета разошлись в противоположные точки своих орбит, находятся по разные стороны от Солнца. В таком взаимном положении возмущающее притяжение транснептуновой планеты на Нептун будет исчезающе малым. Оно начнет постепенно возрастать по мере сближения обеих планет. Но при периодах обращения вокруг Солнца в сотни лет сближение планет будет происходить в течение многих десятков лет. Чтобы почувствовать неправильности в движении Нептуна, его надо систематически наблюдать на значительном отрезке орбиты, по крайней мере в течение 30-40 лет.

Другой возможный вариант сужения поисков транснептуновой планеты заключался в исследовании движения подходящих комет. Если бы комета проходила невдалеке от гипотетической транснептуновой планеты, то ее орбита под влиянием тяготения неизвестной планеты могла бы несколько измениться. Однако подходящие для этой цели кометы не попадались, да и этот метод тоже требовал большого времени.

Третья возможность оказалась довольно неожиданной. Выяснилось, что учет влияния Нептуна не исчерпывает всех неправильностей в движении Урана. Уран уклонился и от своего нового теоретического маршрута. Отклонения, правда, оказались теперь уже совсем едва заметными – в 60 раз меньше прежних. Но это был, образно говоря, кончик, и, ухватившись за него, отчего было не попробовать «выудить» еще одну планету!

Предсказаниями положения на небе возможного нового члена Солнечной системы занялись сразу несколько астрономов во Франции, Великобритании, США. Под названием Брахмы указал положение неизвестной планеты из довольно необычных соображений индийский астроном Кетакар. Но самыми горячими поборниками поисков новой планеты выступали американцы Уильям Генри Пикеринг и Персиваль Ловелл.

Мы уже имели не один случай заметить, какую огромную роль в развитии астрономической науки сыграли астрономы-любители. Астрономическими исследованиями занимались средневековые монахи, рыцари и аптекари, пивовары и музыканты. История астрономии богата примерами, когда вовсе не на долю специалистов-профессионалов, а именно на долю любителей выпадала честь выдающихся открытий, тонких наблюдений и обобщающих выводов.

Персиваль Ловелл тоже не был профессиональным астрономом. Судьба готовила ему ничем не примечательную карьеру преуспевающего бизнесмена. Он родился 13 марта 1855 г. в семье очень богатых родителей. Его отец был влиятельным банкиром, его дядя – министром Соединенных Штатов. В этих условиях юный Ловелл мог скорее всего стать либо чванливым прожигателем жизни, либо посвятить свои дни управлению отцовским имуществом.

С блеском окончив аристократический Гарвардский университет, Ловелл действительно испытал силы в управлении хлопчатобумажными фабриками, банками и электрическими компаниями. Такое занятие пришлось ему, однако, не по вкусу: в нем жил ученый, в его душе теснились восторженные воспоминания о наблюдениях с небольшим телескопом, которые он мальчишкой вел с крыши отцовского дома.

Ловелл уезжает за границу и долгие годы путешествует по свету, живет в Японии и в Корее, изучает чужой язык и чужие нравы, выполняет различные дипломатические поручения. К 38 годам в нем созревает, наконец, твердая уверенность, что астрономия является его главным и истинным призванием. Ловелл чувствует, что он призван продолжить те многообещающие наблюдения планет, которые успешно начал итальянец Скиапарелли.

Скиапарелли исследовал каналы Марса. Ловелл верит наблюдениям Скиапарелли, верит в возможность жизни на Марсе. Человек широко образованный, математик, бизнесмен и путешественник, Ловелл ставит дело на широкую ногу. Он ищет место для новой обсерватории, рассчитанной специально для наблюдений планет. Ловелл ищет повсюду: и в Альпах, и в горах Алжира, и в Мексике, и в Калифорнии. В конце концов он останавливает свой выбор на вершине высотой в 2100 м над уровнем моря в штате Аризона, неподалеку от города Флагстаффа. Ловелл зовет эту вершину «Марс Хилл» – «Холм Марса». Здесь, в сосновом лесу, он устанавливает телескопы и начинает систематические наблюдения марсианской поверхности.

Скиапарелли увидел на Марсе 113 каналов. Ловелл довел их число до 700. Отсюда, с «марсианского холма», он начал великий спор о существовании на Марсе разумной жизни.

Превосходные наблюдения Марса принесли Ловеллу и его Флагстаффской обсерватории широкую известность. Флагстафф становится центром планетных исследований. Ловелл неуклонно расширяет круг своих интересов. Он включается в поиски транс-нептуновой планеты, в поиски «планеты Икс».

В 1905 г. Ловелл публикует прогноз предполагаемого положения планеты Икс на небе. Он повторяет путь Адамса и Леверье: по малым остаточным уклонениям в движении Урана предвычисляет положение и вид девятой планеты Солнечной системы. Однако поиски новой планеты никак не ведут к цели. Десятки раз обнаруживает Ловелл на фотографиях перемещающиеся объекты, но каждый раз эти объекты оказываются очередными астероидами.

Трудность стоявшей перед Ловеллом задачи намного превосходит трудность открытия Нептуна. Ведь по расчетам планета Икс должна была выглядеть в 100 раз слабее Нептуна. Похожих на нее звезд, даже в сравнительно небольшой области поисков, насчитываются многие миллионы. Представьте себе огромный театральный зал, на полу которого рассыпаны в хаотическом беспорядке миллионы крохотных бусинок. А вы, забравшись на галерею, ставите себе целью найти одну из этих бусинок, очень медленно перемещающуюся среди остальных. Да, в такой ситуации очень трудно уповать на везение, на счастливую случайность.

Десять лет Персиваль Ловелл со своими помощниками неутомимо ищет в небесах новую планету. Время от времени он откладывает наблюдения и вновь принимается за вычисления, стараясь привлечь уже не только данные о движении Урана, но и накапливающиеся данные о движении Нептуна. Планета Икс должна быть обнаружена в созвездии Близнецов – Ловелл не сомневается в этом. Энергия ученого по-прежнему неиссякаема, но здоровье его уже расшатано бессонными ночами и постоянным нервным перенапряжением.

В 1916 г. Ловелл внезапно умирает от разрыва сердца. Его хоронят, по завещанию, среди сосен на вершине Марс Хилла, у телескопов, где он наблюдал каналы Марса и охотился за планетой Икс.

Три года спустя Уильям Пикеринг, один из ведущих астрономов Соединенных Штатов, подтверждает расчеты Ловелла. «…Я полагаю, – заявляет он, – что планета Икс медленно пересекает созвездие Близнецов, где и будет обнаружена». На созвездие Близнецов нацеливается огромный фотографический инструмент горной обсерватории Маунт Вилсон. Однако наблюдения вновь не приносят результата. Пройдет более 10 лет, прежде чем выяснится, что изображение сфотографированной во время этих поисков планеты Икс попало на крохотный дефект фотопластинки. Пятнышко в фотоэмульсии совпало с едва видимым диском планеты. Открытие планеты Икс не состоялось.

В 1929 г. вновь включается в поиски оборудованная новым инструментом планетная обсерватория Ловелла близ Флагстаффа. На деньги брата Персиваля Ловелла здесь устанавливается первоклассный фотографический телескоп. Одновременно судьба посылает на обсерваторию еще одного усидчивого любителя астрономии. Его звали Клайд Томбо. В 1929 г. ему исполнилось 23 года. Он был сыном бедного фермера, старшим из пятерых детей. Скудные средства родителей не позволяли Клайду даже мечтать о высшем образовании. Едва он кончил школу, как должен был всецело заняться помощью отцу на ферме.

Клайд увлекся астрономией с 12 лет. Он запоем читал астрономические книжки. Денег на телескоп у него, разумеется, не было. Поэтому он стал осваивать постройку телескопа собственными руками. Это занятие поглощало все его свободное время. Он искал подручные материалы. Он рыл погреб и приспосабливал его под мастерскую для шлифовки стекол. Он делал трубу для телескопа из досок, а потом пускал в ход части старого молочного сепаратора и соломоразбрасывателя.

В конце концов Клайд Томбо научился строить неплохие телескопы. Темными безлунными ночами, не ведая усталости, он делал зарисовки Юпитера и Марса. Он набрался смелости узнать мнение о своих зарисовках настоящих астрономов, специалистов по планетам. Он отослал их во Флагстафф.

Ответ был кратким и деловым. Юного Томбо приглашали на работу в обсерваторию.

Отец и мать пошли навстречу заветной мечте старшего сына. Родители наскребли ему денег на билет до Флагстаффа. Денег на обратную дорогу у Клайда при себе не было.

В 1929 г. Клайд Томбо приступил к работе астронома-наблюдателя на новом фотографическом телескопе Ловелловской обсерватории, предназначенном специально для поисков транснептуновой планеты. Трудно описать, сколь кропотливой, однообразной и тяжелой была эта работа.

Клайду Томбо поручили фотографировать звездное небо и исследовать полученные фотопластинки. Последнее и было самой монотонной, трудоемкой и утомительной частью дела.

Всю зону поисков Клайд разделил на маленькие участки. Каждый участок неба он фотографировал трижды, с перерывами в две-три ночи. На одной фотопластинке получалось у него в среднем по 160 тысяч точек – изображений звезд. И ему предстояло найти то единственное слабое изображение, которое за две-три ночи едва заметно сместилось относительно остальных «неподвижных» звезд.

Для поисков неуловимой планеты Икс Клайду служил прибор под названием блинк-компаратор. В прибор помещались две последовательно полученные пластинки одного и того же участка неба. С помощью перекидывающегося зеркальца наблюдатель мог видеть в микроскоп блинк-компаратора попеременно одну из двух заложенных пластинок – поочередно то левую, то правую. Он должен был добиться такого расположения пластинок в приборе, чтобы изображения одних и тех же звезд слились воедино. Тогда при перекидывании зеркальца все изображения оставались на месте. Если же какое-нибудь изображение на одной из пластинок оказывалось смещенным, то при перекидывании зеркальца блинк-компаратора оно начинало «прыгать».

Чтобы отыскать планету Икс, Клайду Томбо необходимо было одно за другим просматривать с помощью блинк-компаратора все изображения на каждой паре пластинок. Иногда он сталкивался с дефектами фотоэмульсии. Тогда ему приходилось пускать в ход третью, контрольную фотопластинку того же участка неба.

Просматривая фотопластинки, Клайд многократно открывал движущиеся изображения, но все это были очень быстро смещающиеся объекты, и вычисления показывали, что он натолкнулся на очередной астероид.

Томбо работал по семь дней в неделю, без выходных. Днем каждый день, без исключений, он сидел за блинк-компаратором. Свободными могли случайно оказаться некоторые ночи, когда из-за плохой погоды он лишался возможности фотографировать небо. С течением времени работа становилась все более трудоемкой, поскольку в поисках планеты Икс Томбо приближался к полосе Млечного Пути. И здесь число слабых звезд стало заметно повышаться, доходя до 400 тысяч на каждой из пластинок.

В «Сказках об Италии» Максима Горького есть скупая и очень точная характеристика Христофора Колумба. Горький говорит, что Колумб – мечтатель, «который много пострадал за то, что верил, и победил потому, что верил». В таком же положении мечтателя, который верил, оказался Клайд Томбо.

Его работа длилась уже целый год. Он просмотрел с помощью блинк-компаратора миллионы звездных изображений. Сотни тысяч раз он наталкивался на «дрожания» изображений, которые вызывались преимущественно фотографическими дефектами. Но ведь каждая из этих ложных «планет» требовала дополнительной проверки на третьей пластинке. Многие смеялись над работой Клайда, считая всю эту затею с поисками планеты Икс пустой тратой времени. Шансы на успех казались равными нулю.

И однако Клайд обнаружил планету Икс. Сообщение об этом открытии было сделано 13 марта 1930 г., в 75-летнюю годовщину со дня рождения Персиваля Ловелла.

Сотрудники Ловелловской обсерватории долго ломали голову, как им назвать вновь открытую девятую планету Солнечной системы. И они пришли в восторг от идеи, которую случайно подала в разговоре одиннадцатилетняя девочка. Новую планету назвали именем греческого бога подземного царства Плутона. Таким образом, во-первых, не нарушалась традиция в наименовании планет, во-вторых, название очень подходило для последней из известных планет и, в-третьих, первые буквы названия были инициалами организатора поисков планеты Икс основателя обсерватории Персиваля Ловелла.

Уильям Пикеринг противится тому, что вся слава предсказания новой планеты приходится на долю Персиваля Ловелла. И он успокаивается только тогда, когда ему в голову приходит замечательная мысль: две первые буквы ПЛ в названии нового члена Солнечной системы и его астрономический знак надо расшифровывать не как Персиваль Ловелл, а как Пикеринг-Ловелл.

Прошли годы, и новые исследования по небесной механике внесли в историю открытия Плутона еще один любопытный штрих. И расчеты Персиваля Ловелла, и все последующие прогнозы положения на небе планеты Икс оказались ошибочными. Из неправильностей в движении Урана вывести орбиту планеты Икс было вообще невозможно – Плутон оказался на теоретически предсказанном месте в созвездии Близнецов совершенно случайно. Но важно, что такой счастливый случай выпадает лишь на долю тех, кто неустанно работает.

На долю Клайда Томбо действительно выпал счастливый случай. Выпал только потому, что он без устали, не щадя сил и времени, искал новую планету. А если бы он не искал ее, сидел бы сложа руки, то такого счастливого случая в его жизни и не произошло бы.

Как выяснилось, наиболее точный прогноз положения транснептуновой планеты опубликовал в 1911 г. астроном из Индии Кетакар. Прогноз выглядел недостаточно доказательным, и на него, к сожалению, не обратили серьезного внимания. До своей смерти в августе 1930 г. Кетакар несколько лет тяжело болел и уже не имел возможности узнать об открытии Плутона.

Орбита Плутона оказалась очень странной и вовсе не подчиняющейся правилу Тициуса-Боде. Она вытянута настолько сильно, что временами Плутон движется даже внутри орбиты Нептуна. Такое явление как раз наблюдается в период с 1979 по 1999 гг. Эти странные обстоятельства наводили даже кое-кого из астрономов на мысль, что Плутон – не настоящая планета, а получивший некогда самостоятельность один из спутников Нептуна.

Особенности движения Плутона со всей остротой подчеркнули важность решения центральной проблемы небесной механики – проблемы устойчивости Солнечной системы. Какова дальнейшая судьба Солнечной системы? Действительно ли планеты Солнечной системы испытывают на себе лишь небольшие взаимные возмущения, оставаясь на своих местах в течение сотен миллионов и миллиардов лет, или же положения их подвержены неуклонным систематическим изменениям, так что по прошествии некоторого времени картина Солнечной системы может неузнаваемо измениться? Проблема устойчивости Солнечной системы в общем ее виде остается пока для небесной механики неразрешимой.

После открытия Плутона Томбо получил стипендию и окончил университет. Всю последующую жизнь он посвятил систематическому обследованию звездного неба. С начала тридцатых до сороковых годов он провел у блинк-компаратора 7000 часов и просмотрел десятки миллионов изображений. Чего только он не находил на фотопластинках: сотни новых астероидов, около двух тысяч переменных звезд, он наталкивался на десятки тысяч галактик. Не было только среди его открытий ни одной новой планеты.

В 1956 г. маститый профессор астрономии из университета штата Нью-Мексико Клайд Томбо тряхнул стариной и осуществил еще один важный проект поисков гипотетического слабого небесного светила. Это было время – еще до запуска первого в мире искусственного спутника Земли – когда в связи с достижениями ракетной техники в научных кругах разных стран оживленно обсуждалась степень реальности в ближайшем будущем длительных космических полетов, в том числе полетов на Луну. А что если в окололунном пространстве незаметно для самых опытных глаз, вблизи от яркого диска Луны, прячется один или даже несколько ее спутников? Не станут ли эти спутники, если они, паче чаяния, существуют, серьезным препятствием для полетов на Луну?

Профессор Томбо и его помощники, после тщательной подготовки, провели на трех телескопах Ловелловской обсерватории многократное фотографирование окололунного пространства во время полного лунного затмения в ночь с 17 на 18 ноября 1956 г. Затем последовали так хорошо знакомые Томбо десятки часов кропотливых поисков за окуляром блинк-компаратора. Ответ – как и при поисках трансплутоновой планеты – оказался отрицательным. По оценкам Томбо, примененная им методика гарантировала обнаружение в окрестностях Луны любого, даже очень темного тела с поперечником более 30 метров. Таких спутников у Луны не оказалось. Но ведь и отрицательный ответ для развития науки – ответ, тоже имеющий огромное значение.

Отсутствие у Луны своих естественных спутников, на которое указал профессор Томбо, полностью подтвердилось в дальнейшем при выполнении многочисленных космических экспериментов. Но, возвращаясь к теме нашего раздела, что же можно сказать сегодня о новых планетах Солнечной системы? Может ли существовать десятая – трансплутоновая – планета? Да, может. Но искать ее следует среди объектов слабее 16-17-й звездной величины – такой ответ дали работы Клайда Томбо.

Для поисков трансплутоновой планеты требуются гораздо более крупные телескопы, чем тот, который был в распоряжении Томбо. А чем крупнее телескоп, тем меньший участок неба попадает в его поле зрения и тем более трудной становится задача систематического обзора неба. Если использовать для такой работы, например, 2,5-метровый телескоп, то на фотографирование одного только пояса зодиака понадобится 100 лет непрерывной работы в каждую безлунную ночь. Пока такая задача представляется для астрономов непосильной.

Теоретические предсказания трансплутоновой планеты, как правило, основываются на анализе древних и современных наблюдений кометы Галлея. Орбита этой кометы сильно вытянута, и в отдалении от Солнца – в афелии – комета Галлея может испытывать на себе возмущающее действие трансплутоновой планеты. Годятся для поисков новой планеты и другие кометы с большим периодом обращения вокруг Солнца. Исследования в этом направлении до последнего времени выполнялись неоднократно.

Один из прогнозов положения трансплутоновой планеты, названной им по имени великого индуистского бога-охранителя Вишну, принадлежит уже упоминавшемуся астроному из Индии Шри Венкатеша Кетакару. Еще в 1911 г. он считал, что планета находится на расстояии около 60 астрономических единиц от Солнца, обращается с периодом 458 лет и на 1 января 1911 г. имеет среднюю долготу 289°25’42’’.

Справедлив ли этот прогноз настолько же, насколько оказался точным прогноз Кетакара в отношении Плутона, покажет будущее. Наука не стоит на месте. Безусловно, будут найдены новые методы поисков удаленных тел Солнечной системы, и трансплутоновые планеты – если только они вообще существуют – будут обнаружены. Обнадеживающие косвенные свидетельства поступили в научную литературу уже сегодня: их дал анализ возмущений в движении по Солнечной системе запущенной в 1972 г. автоматической станции «Пионер-10». По предварительным оценкам после 15 лет полета «Пионера» масса десятой планеты может оказаться в 5 раз больше земной, а орбита иметь значительный эксцентриситет. Косвенные данные, конечно, никак не заменяют прямого подтверждения, но, возможно, что открытие десятой планеты теперь уже не за горами.