Окраины солнечной системы

Уран – первая из планет, обнаруженных благодаря телескопу, хотя при благоприятном стечении обстоятельств его можно порой наблюдать на небе невооруженным глазом как очень слабую голубовато-зеленоватую точку. Расстояние Урана от Солнца превосходит 19 астрономических единиц, его «год» длится 84 земных года. Масса Урана почти в 7 раз уступает массе его соседа Сатурна.

Достопримечательностью планеты служит причудливость осевого вращения. Ось Урана отклонена от плоскости его орбиты всего на 8°, т. е. практически лежит в этой плоскости, и Уран, тем самым, вращается, «лежа на боку»; один оборот он совершает за 17 часов. Сменяющие друг друга «полярный день» и «полярная ночь» по этой причине характерны не только для высокоширотных областей планеты, как на Земле и на Марсе, а охватывают всю поверхность Урана за исключением узкой полосы ±8° по обе стороны от экватора.

Названия пяти спутников Урана, открытых по телескопическим наблюдениям с Земли с 1787 по 1948 гг., воскрешают в памяти имена литературных героев. В порядке удаления от планеты это Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон. Выбранные В. Гершелем названия Оберон и Титания заимствованы из пьесы Шекспира «Сон в летнюю ночь», Дж. Койпер в 1948 г. взял имя Миранда из шекспировской «Бури», а У. Лассель в 1851 г. воспользовался именами из той же «Бури» (Ариэль) и поэмы А. Попа «Похищенный локон» (Умбриэль).

Как то уже случалось для Юпитера и Сатурна, в начале 1986 г. после пролета мимо Урана космического аппарата количество обнаруженных около него спутников резко увеличилось, – по крайней мере до 15.

К числу любопытных исторических казусов можно ныне отнести эпопею поисков колец Урана. Первооткрыватель планеты В. Гершель по аналогии с Сатурном ожидал кольца, и несколько раз в его дневниках появляется запись об их наблюдении. Придирчивый к своей работе астроном, однако, не торопился обнародовать новость, и при последующих перепроверках наличие колец у Урана не подтверждалось. Проблема активно обсуждалась до середины XIX в., когда она, казалось, была закрыта раз и навсегда. Но, как говорит поэт, «ничто не вечно под Луною».

9 марта 1977 г. ожидалось покрытие диском Урана слабенькой звездочки 9-й звездной величины. Регистрация точных моментов «закрытия» и «открытия» звезды диском планеты дает очень редкую возможность уточнить размеры планеты, и поэтому астрономы подобными явлениями никогда не пренебрегают. В тот раз оно наблюдалось только из южного полушария Земли. За ходом покрытия следили из обсерватории австралийского города Перта и с борта самолета-лаборатории. Характер наблюдений был не из сложных, результаты не сулили никаких неожиданностей: как будничные наблюдения это дело предоставили группе инженеров и астрономов-новичков. Наблюдатели на Земле и в воздухе, как водится, заблаговременно заняли рабочие места. Звезда неторопливо шла на сближение с диском Урана, и вдруг свет ее на несколько секунд померк. Это произошло за 40 минут до ожидаемого начала покрытия.

Замешательство молодых астрономов не знало предела. Они испугались, что аппаратура функционирует со сбоями, и их наблюдения пойдут насмарку. Звездочка продолжала «подмаргивать», но все усилия устранить «неисправность» были тщетными. Впрочем, собственно покрытие наблюдалось в течение 25 минут безо всяких происшествий. Зато после него все спады блеска звезды последовательно повторились в обратном порядке. Сходные результаты были получены на наземном телескопе и с самолета. Это могло означать только одно: Уран окружен системой тонких колец, которые экранировали свет звезды до и после экранирования его самим диском планеты.

Обстоятельства открытия колец планеты Уран

Расшифровка данных покрытия звезды кольцами Урана позволила оценить их структуру. Девять узких колец как бы вложены одно в другое в плоскости экватора планеты. Типичная ширина колец составляет 10 км. Они – темные, и поэтому оставались в неизвестности 196 лет после открытия самого Урана. Однако, узнав о существовании колец, астрономы тотчас успешно сфотографировали их в инфракрасном свете. Дальнейшие подробности структуры колец Урана изучались по фотографиям, которые после восьми с половиной лет полета передал на Землю космический аппарат «Вояджер-2». Кольца оказались разноцветными. Предполагают, что они имеют различный химический состав. Отметим парадоксальное обстоятельство: в дневнике В. Гершеля 1789 г. неподтвержденные им в дальнейшем кольца Урана нарисованы именно так, как по современным данным они и должны были бы располагаться в то время. Случайность ли это? Неужели кольца действительно наблюдались и за два столетия обветшали настолько, что перестали быть доступными наземной астрономической технике? Это крайне неправдоподобно.

Нептун тоже несколько раз затмевал слабые звезды, и тоже преподнес астрономам сюрприз. У него подозревается кольцо особого, незамкнутого типа.

Французский астроном сравнил кольца планет-гигантов с запахом духов: они содержат мало вещества, но вызывают сильные эмоции. Какие же выводы предстоит сделать из того, что все четыре планеты-гиганта окружены кольцами? Прежде всего, очевидно, этот факт нельзя объяснить чисто случайными причинами. По-видимому, возникновение колец является одной из важных закономерностей формирования планет в центральной части протопланетного облака. Но сказать нечто более определенное пока не представляется возможным. Слово – за будущим.

«Парадом планет» журналисты окрестили редкое астрономическое явление, когда все они выстраиваются почти что в линию по одну сторону от Солнца. Такое явление имело место в 1981-1982 гг. На самом деле планеты, конечно, не выстраиваются строго вдоль одной линии, а занимают небольшой сектор, как это показано на схеме

На сегодняшний день Нептун известен нам как последняя из планет, по всем основным признакам принадлежащая к группе планет-гигантов. Масса Нептуна в 17 раз больше массы Земли, средняя плотность не достигает ¹/₃ плотности Земли. На один оборот вокруг оси он затрачивает 16 часов. До фотографирования с «Вояджера-2» у него были известны два спутника: их «водные» имена под стать богу морей Нептуну – Тритон и Нереида. Первый из спутников почему-то обращается в направлении, противоположном направлению вращения самого Нептуна.

Как очень далекая планета (ее среднее удаление от Солнца составляет 30 астрономических единиц), Нептун движется по орбите неспеша, совершая обход вокруг Солнца за 165 лет. Со времени его открытия в 1846 г. он не закончил еще и одного полного оборота.

Совсем уж немного известно нам о планете Плутон. На один полный оборот вокруг Солнца планета затрачивает 250 лет.

Среднее удаление Плутона от Солнца составляет 40 астрономических единиц – это громадная величина, но гораздо меньше той, которая следует для полноценной планеты по эмпирическому правилу Тициуса – Боде. Из особенностей орбиты Плутона само собой напрашивается предположение: не был ли Плутон некогда спутником Нептуна? Эта мысль не опровергается и физическими характеристиками Плутона, который гораздо больше напоминает планету земной группы, нежели члена сообщества планет-гигантов. Бытует представление, что Плутон, скорее всего, носит черты «гибрида», взяв кое-что от обеих характерных планетных групп.

Необычная орбита нового члена Солнечной системы – Хирона

Сюрпризом оказалось открытие в 1978 г. спутника Плутона. По оценкам спутник очень близок к планете – отстоит от нее всего на 19 тыс. км, имеет размеры в два раза меньше размеров планеты и обращается будто связанный с телом Плутона жестким стержнем: период обращения спутника вокруг Плутона совпадает с периодом вращения Плутона вокруг оси. Спутник поэтому никогда не восходит и не заходит относительно горизонта ни в одной точке поверхности Плутона. Он отовсюду наблюдается как вечно висящий на небе в одном и том же месте. Этот спутник получил удачное имя Харона – мифического перевозчика душ усопших в загробный мир через реку Стикс.

Та область Солнечной системы, где пребывают окраинные планеты, громадна. Кольцо между орбитами Урана и Плутона, к примеру сказать, в 3,2 раза превосходит по площади всю остальную часть Солнечной системы с семью планетами. Из общих соображений очевидно, что процессы в такой значительной зоне как в прошлом, так и в настоящем имеют первостепенное значение для судеб всей планетной системы. Но наши сведения о периферии мира планет по-прежнему еще слишком скудны.

На исходе 1977 г. в Солнечной системе было замечено еще одно небольшое планетное тело, которое всколыхнуло умы астрономов. Сильно вытянутая орбита этого странника заключена между орбитами Сатурна и Урана. Быстро договорились о названии новичка: ему дали имя премудрого кентавра Хирона. Но что он такое? Для новой планеты Хирон не дорос – слишком мала масса. Астероид? Но ведь пояс астероидов, как известно, заключен между Марсом и Юпитером. Закинула ли его судьба так далеко от пояса астероидов случайно? Или же он предвещает открытие второго кольца астероидов между Сатурном и Ураном?

Этот вопрос, как и десятки других, пока остается без ответа.