Страница:
Те же факторы, которые ставят под сомнение саму возможность существования жизни на Марсе, создают объективные и очень существенные препятствия для его колонизации человеком. В 2004 г. президент США Джордж Буш под влиянием успехов американской программы исследования Марса сделал заявление о начале реализации программы высадки на Марс и намерении приступить к созданию космической станции для поселения людей на Марсе через 10–20 лет. Нет сомнения в том, что обживание людей на Луне и Марсе потребует героических усилий и поистине астрономических затрат денежных средств. Ещё очень и очень далеко до того времени, о котором пелось в сверхоптимистической песне советского периода, где обещалось, что «на Марсе будут яблони цвести». Но очень важно, чтобы та мобилизационная энергия и героические усилия, которые веками и тысячелетиями тратились на завоевательные войны, теперь переключилась на завоевание Космоса. Уже это – позитивный фактор, способный оправдать любые затраты.
Весьма символично, что такое переключение человеческой энергии связано с покорением Марса – планеты, даже по своему названию отражающей традицию поклонения богу войны.
Сопровождающие этого бога мифологические персонажи у древних греков получили название Фобос и Деймос – страх и ужас. Именно так называются спутники Марса, открытые астрономами в 1877 г. Оба этих спутника представляют собой окаменевшие образования неправильной формы, по внешнему виду напоминающие сырые картофелины. Их тела полностью испещрены следами ударов метеоритов. Их размеры и масса невелики: длина Фобоса – 28 км, Деймоса – 16 км. Возможно, они представляют собой астероиды, захваченные Марсом из пояса астероидов, который пролегает между Марсом и Юпитером и отделяет планеты земной группы от планет-гигантов.
9.9. Планеты и спутники за пределами пояса астероидов
Весьма символично, что такое переключение человеческой энергии связано с покорением Марса – планеты, даже по своему названию отражающей традицию поклонения богу войны.
Сопровождающие этого бога мифологические персонажи у древних греков получили название Фобос и Деймос – страх и ужас. Именно так называются спутники Марса, открытые астрономами в 1877 г. Оба этих спутника представляют собой окаменевшие образования неправильной формы, по внешнему виду напоминающие сырые картофелины. Их тела полностью испещрены следами ударов метеоритов. Их размеры и масса невелики: длина Фобоса – 28 км, Деймоса – 16 км. Возможно, они представляют собой астероиды, захваченные Марсом из пояса астероидов, который пролегает между Марсом и Юпитером и отделяет планеты земной группы от планет-гигантов.
9.9. Планеты и спутники за пределами пояса астероидов
Два типа планет Солнечной системы – планеты земной группы и планеты-гиганты – отделяются друг от друга поясом астероидов, т. е. фактически ломом и мусором, который остался после образования Солнечной системы в её нынешнем виде. За поясом астероидов начинается царство планет так называемой внешней группы, которые так же сильно отличаются от планет земной группы, как эти последние – от астероидов.
Первым за поясом астероидов следует Юпитер – гигант гигантов, планета, получившая своё имя от главного римского бога – аналога греческого Зевса. Юпитер в 318 раз превышает Землю по массе и в 11 раз – по диаметру. Юпитер – четвёртое по блеску светило земного неба после Солнца, Луны и Венеры. Его масса приблизительно в 1000 раз меньше солнечной. Это огромный газовый шар, который как и Солнце, состоит главным образом из водорода и гелия. Он стал бы звездой, если бы его масса была приблизительно в 80–90 раз больше нынешней. Он и сейчас по своей массе превосходит все планеты Солнечной системы, вместе взятые. Но планеты тем и отличаются от звёзд с точки зрения истории их образования и развития, что тот фрагмент газопылевого облака, из которого они формируются, недостаточно массивен, чтобы создать гравитационное усилие для постоянного сжатия и соответствующего разогревания вплоть до запуска термоядерных реакций. Ядра у планет всегда горячие, но они недостаточно горячие, чтобы обеспечить функционирование ядерного реактора.
Не в силах стать звездой, Юпитер, тем не менее, не стал и планетой в земном понимании этого слова. У него нет твёрдой поверхности, на которую могла бы ступить нога астронавта или «приюпитериться» космический зонд. Нет, соответственно, и рельефа местности, гор и долин, которые можно было бы нанести на карту. Есть только колоссальный рост давления газа по мере погружения с верхних слоёв огромной атмосферы в глубину, где на определённом уровне уплотнившийся вследствие роста давления газ становится непроходимым. Поверхностный слой облаков на Юпитере, который образует внешний вид этой планеты, имеет температуру –149 °C и относительно низкое давление. Но по мере погружения вглубь атмосферы давление и температура многократно возрастают. Если планеты земной группы почти всю свою тепловую энергию получают от Солнца, то Юпитер около половины этой энергии выделяет из своих недр в виде мощного инфракрасного излучения.
В результате на уровне около 10 тысяч километров от поверхностного слоя атмосферы давление атмосферного газа на Юпитере превышает земное почти в миллион раз, а температура достигает величин, присущих фотосфере Солнца. При таких температурах и давлениях водород превращается в металл и существует в виде жидкого металлического водорода, что совершенно невозможно в земных условиях. Потоки тепла, идущие от Солнца, вторгаются в глубины атмосферы планеты, а потоки тепла, порождаемые в недрах при сжатии газов, выбрасываются на поверхность атмосферы. В результате возникают хаотические перемещения огромных воздушных потоков, которые порождают чудовищные бури и ураганы. Они свирепствуют на Юпитере постоянно в таких масштабах, какие на Земле даже трудно себе представить. Атмосферные вихри постоянно изменяют внешний вид планеты.
Одним из таких поверхностных смерчей является знаменитое Большое Красное Пятно, которое по своим размерам значительно больше Земли. Пятно то разрастается, то несколько уменьшается в размерах, то становится более ярким, то тускнеет, то застревает на одном месте, то перемещается по поверхности атмосферы. Но оно не исчезает в течение десятилетий, а может быть, и столетий. Этот вихрь вращается вокруг своей оси с периодичностью около 6 суток.
Сам же Юпитер, также в чём-то напоминающий вихрь, вращается вокруг своей оси с огромной скоростью. Юпитерианские сутки длятся всего лишь 9 часов 55 минут, т. е. значительно меньше, чем у Земли и Марса, не говоря уж о Меркурии и Венере. Это вызывает удивление, если учесть огромные размеры Юпитера. Год же Юпитера длится очень долго: он обращается вокруг Солнца за 4333 земных суток, т. е. почти за 12 лет. Высокая скорость вращения планеты вокруг своей оси «размазывает» по поверхности атмосферы длинные полосы облаков, которые охватывают всю атмосферу планеты параллельно линии экватора. Поэтому на фотографиях, отражающих верхний слой облаков, Юпитер выглядит полосатым. Наблюдатели насчитывают до 20 слоёв облачности, создающей эти полосы. Они постоянно меняются, как и подобает небесным тучам – вечным странникам. В то же время некоторые из этих образований поражают своим постоянством, которое никогда не встречается у вихревых потоков. В атмосфере Юпитера бушуют молнии длиной в тысячи километров. Это поистине бог-громовержец!
С точки зрения наших современных знаний высадка человека на Юпитер представляется немыслимой, да к тому же и бессмысленной. Провалившись в огромную атмосферу и пролетев в ней 10000 километров, люди и технические средства погрузились бы в океан кипящего водорода, в котором любое твёрдое вещество расплавится, а вскоре и перейдёт в газообразное состояние. Но ещё до этого чудовищное атмосферное давление умертвит всё живое, а не менее чудовищное гравитационное притяжение сначала сделает невозможным возвращение, а затем по мере нарастания веса сожмёт в лепёшку под собственной тяжестью и технику, и людей.
Однако продолжить исследования столь оригинальной негеоцентрической планеты необходимо. На ней могут оказаться ресурсы, имеющие колоссальное значение для прогресса земной цивилизации. Прогресс же робототехники и биотехнологии может сделать постепенное освоение Юпитера актуальной технико-экономической проблемой.
Как и другие планеты-гиганты, Юпитер имеет множество спутников. Это как бы ещё одна Солнечная система в миниатюре. У Юпитера 52 уже открытых наукой спутника, тогда как у Солнца всего девять, в том числе и сам Юпитер. Четыре самых крупных из них открыл и наблюдал ещё Галилей, который посвятил своё открытие своим феодальным покровителям – семье герцогов Медичи. По традиции они так и называются – спутники Медичи. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Ио – планета вулканов. Её поверхность изрезана более чем сотней огромных вулканов диаметром более 25 км. Из них девять вулканов действующие, они выбрасывают столбы дыма на высоту до 300 км со скоростью около 1 километра в секунду. Вся планета покрыта лавой, окрашеной в самые различные цвета: чёрный, коричневый, красный, оранжевый, жёлтый, белый и т. д. Причиной такой яркой и пёстрой окрашенности является наличие серы, которая при разных температурах принимает различные цвета. Вулканические выбросы определяют атмосферу Ио, которая заполнена светящимися газами и страшно наэлектризована. Электрические разряды с Ио доходят до атмосферы Юпитера, порождая на его полюсах полярные сияния.
Европа – планета-океан, покрытая потрескавшимся льдом. Трещины тянутся на тысячи километров, а их ширина достигает 20–40 километров. Средняя температура поверхности Европы составляет –150 °C. Тем не менее многие учёные не исключают наличия под льдами Европы простейших форм жизни или даже каких-то немыслимых экзотических, негеоцентрических живых существ. Умозаключение, на которое они опираются, очень просто: раз есть вода, то может быть и жизнь. К тому же атмосфера Европы состоит из молекулярного кислорода.
Гладкая ледяная поверхность Европы, «исцарапанная» трещинами, нарушается также так называемыми хаосами – хаотическими образованиями, возникшими в результате местных расплавлений ледяного покрова под действием выбросов тепла из горячих недр планеты. Затем ледяные расплавы снова замёрзли и образовали нагромождение торосов и айсбергов огромных размеров, до 30 км в длину и ширину.
В остальном для Европы характерна гладкая поверхность, похожая из космоса на бильярдный шар. Этот шар не белого, а оранжевого цвета, поскольку во льдах Европы содержатся примеси серы и кремния. Практически отсутствуют даже кратеры от ударов метеоритов, которые буквально изрешетили поверхности других планет. Видимо, это происходит потому, что метеоритные пробоины сглаживаются новыми наростами льда, а сами тела метеоритов проплавляют ледяной панцирь и проваливаются под лёд. Может быть, они и образуют некоторые хаосы.
Европа обращается вокруг Юпитера с очень большой скоростью – около 13,7 км в секунду – и проходит огромное расстояние всего за 3,5 земных суток. А поскольку период её вращения вокруг своей оси также составляет 3,5 земных суток, она, как и Луна по отношению к Земле, всегда обращена к Юпитеру одной и той же стороной. Думается, что такое совпадение не случайно, что оно свидетельствует об образовании Юпитера и Европы из одной и той же части газопылевого облака.
Самый крупный из спутников Юпитера, Ганимед, во многих отношениях похож на Европу. Его покрывает толща льда высотой 100 км. Средняя температура поверхности составляет –130 °C. Если поверхность Европы покрыта трещинами, то на поверхности Ганимеда пролегают длинные параллельные борозды, шириной до 15 км и длиной до нескольких десятков километров.
В отличие от Европы, поверхность Ганимеда усеяна кратерами от ударов метеоритов. Но в местах, где проходят борозды, кратеры практически отсутствуют. Видимо, действует тот же эффект, что и на Европе.
Каллисто, как и Европа, всегда обращена к Юпитеру одной стороной. Её период обращения вокруг Юпитера составляет 16,7 земных суток и столько же составляет период её обращения вокруг собственной оси. Поверхность Каллисто покрыта огромным количество кратеров от ударов метеоритов, а на обращённой к Юпитеру стороне имеется огромный круглый «бассейн», от которого расходятся концентрические кольца. По-видимому, это результат удара крупного астероида.
Малые спутники Юпитера значительно менее интересны для исследования, чем спутники Медичи. Они ничем не отличаются от астероидов и имеют разнообразные формы и размеры. Наряду со спутниками Юпитер имеет тонкие кольца, состоящие из разнообразных обломков.
Сатурн – вторая по величине после Юпитера планета-гигант. Как и Юпитер, он представляет собой огромный газовый шар, состоящий главным образом из водорода и гелия, т. е. хранит в себе в недостаточно переработанном виде материю того газопылевого облака, из которого он сформировался. Сатурн отличается от Юпитера и других планет крайне низкой плотностью вещества, его средняя плотность ниже плотности воды. Вследствие низкой плотности и чрезвычайно быстрой скорости вращения вокруг своей оси, газовый шар Сатурна сильно сплющен на полюсах, а на экваторе выпячен. Диаметр Сатурна у полюсов меньше диаметра на экваторе на целых 10 %!. При этом часть Сатурна, расположенная у экватора, вращается вокруг оси за 10 часов 13 минут, а у полюсов – за 10 часов 38 минут. Тем самым нарушается целостность планеты. Год же на Сатурне очень длинен, он равен 29,5 земных лет. Находясь вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и в 9,5 раз дальше, чем Земля, Сатурн получает в 90 раз меньше солнечной энергии, чем Земля. Однако разогрев Сатурна изнутри приносит в 2,5 раза больше энергии, чем планета получает от Солнца.
Вследствие непрестанного движения тепловых потоков от поверхности к ядру и от ядра к поверхности на Сатурне постоянно дуют такие жестокие ветры, каких не наблюдается даже на Юпитере. Их скорость достигает 180 км/час. Такие ураганы способны снести любое сооружение человека, если бы оно могло быть на планете, где нет твёрдой поверхности и чётких различий между атмосферой и поверхностью. Бури, ураганы, вихри – нормальное состояние атмосферы Сатурна. На Сатурне, как и на Юпитере, нет ничего стабильного, нет твёрдой опоры – коры, которая могла бы стать основой для формирования каких-то постоянных структур. Всё сдувается и исчезает, кроме самих вихрей, которые не так постоянны, как Большое Красное Пятно Юпитера, но могут с неослабевающей силой бушевать несколько лет. Гигантские столкновения атмосферных масс буквально раздавливают любое твёрдое тело, попадающее из Космоса. А всё, что осталось, проваливается в кипящий котёл из металлического водорода.
Это поистине ад, для которого справедлива характеристика великого Данте: «Оставь надежду всяк, сюда входящий!». Но мы верим, что когда-нибудь человечество и самый ад заставит работать на себя, будет черпать из него необходимые ресурсы, а может быть, переместит сюда некоторые производства. Ведь наши земные плавильные печи – тоже своего рода филиалы ада, как и многие другие технологические процессы. И тем не менее под контролем человека они поставляют ему необходимые ресурсы и готовые продукты.
Наиболее приметной деталью Сатурна являются его кольца, благодаря которым он лишь немного уступает Юпитеру по своей светимости в ночном небе Земли. У Сатурна три основных и четыре второстепенных кольца. Все они вращаются в экваториальной плоскости планеты и состоят из тысяч малых колец, между которыми пустые промежутки, что придаёт общему виду колец схожесть с земными граммофонными пластинками. Частицы колец покрыты льдом и инеем, припорошены пылью, самые крупные из них имеют размеры от 1 до 15 километров. Кольца Сатурна огромны по размерам, занимая около 200 тыс. км, и очень узки – всего несколько десятков метров. Раньше считалось, что они сформировались из остатков разрушенного в столкновении спутника Сатурна диаметром не менее нескольких сотен километров. Однако по данным американских космических аппаратов «Вояджер» можно заключить, что кольца сформировались из крупного газопылевого облака, окружавшего Сатурн. Одна часть облака образовала кольца, другая – спутники Сатурна, которых только уже известных науке насчитывается по последним данным не менее 30.
Крупнейшим спутником Сатурна является Титан. По размерам он больше Меркурия и из всех спутников планет Солнечной системы уступает лишь Ганимеду, спутнику Юпитера. Титан окружён плотной атмосферой, давление которой приблизительно в 1,5 раза больше, чем у земной поверхности. Атмосфера Титана состоит главным образом из азота и метана. Плотность атмосферы мешает наблюдению поверхности. Радиометрические исследования позволяют предполагать наличие океана из жидкого азота. Температура поверхности Титана —178 °C. Вокруг Титана располагается водородное облако весьма значительных размеров.
Весьма примечательной особенностью почти всех спутников Сатурна кроме трёх наиболее отдалённых, является равенство периодов обращения вокруг Сатурна и вращения вокруг собственной оси, вследствие чего они повёрнуты к Сатурну всегда только одной стороной. Такое частое повторение этого феномена, конечно же, не случайно. Повёрнутость спутников к планете одной стороной вследствие равенства периодов обращения и вращения вокруг оси встречается у Луны, спутников Юпитера Европы и Каллисто, множества спутников Сатурна. Этот феномен исследован явно недостаточно и почти не привлекает внимания специалистов, которые ограничиваются лишь констатацией факта. Между тем, такая точная до секунды подгонка вращения под обращение, так что даже за тысячелетия не происходит никаких отклонений, безусловно, происходит в связи с особенностями эволюции спутников и отражает управляющее воздействие на них планеты, вокруг которой они обращаются. Можно предположить, что этот феномен объясняется взаимодействием планеты и спутника ещё на стадии протопланетного газопылевого облака, из которого они сформировались.
Уран – голубовато-зелёная планета практически идеальной шарообразной формы, что нехарактерно для газовых гигантов, к числу которых она относится. Голубовато-зелёный цвет её атмосферы, состоящей, как и у других гигантов, главным образом из водорода и гелия, объясняется примесью метана, который, как и водород, поглощает красный и оранжевый цвета, но пропускает синий и зелёный.
Шарообразность урана, столь удивительная для газового гиганта (которые обычно сплющены у полюсов и расширены по экватору от быстрого вращения вокруг своей оси) связана, по-видимому, с меньшей, чем у Юпитера и Сатурна массой и относительно массивным ядром, которое своим притяжением не позволяет газам разогнаться при вращении. Хотя плотность Урана выше, чем у Сатурна и приблизительно такая же, как у Юпитера, меньшая общая масса не способствует образованию металлического водорода и под внешним водородно-гелиевым слоем атмосферы находится смесь метана и аммиака с углеродом, азотом, молекулярными водородом и гелием. Под этим слоем расположено мощное каменное ядро с температурой около 7000 °C.
Уран обращается вокруг Солнца как бы лёжа на боку. Ось вращения планеты имеет наклон 980, т. е. почти полностью совпадает с плоскостью орбиты обращения вокруг Солнца. К тому же Уран, как и Венера, вращается вокруг своей оси в сторону, противоположную движению вокруг Солнца. Астрономы объясняют этот феномен мощным столкновением, которое Уран испытал, по-видимому, ещё в период своего формирования.
Уранический год, т. е. полный оборот Урана вокруг Солнца составляет чуть более 84 земных лет, а уранические сутки, т. е. полный оборот вокруг своей оси – 17 часов 14 минут. Из-за «лежачего» положения оси вращения смена времён года на Уране весьма своеобразна. 21 земной год Солнце находится над северным полюсом Урана и столько же над южным, остальные 42 года к Солнцу обращён экватор. Поэтому на полюсах Урана земной год длится световой день, и год – полярная ночь. А поскольку Уран находится очень далеко от Солнца, Солнце с него наблюдается не как привычный нам диск, а как яркая звёздочка, и тепла от этой звезды Уран получает немного.
По подсчётам астрономов, Солнце выделяет Урану в 400 раз меньше света и тепла, чем оно дарит Земле. Ядро же Урана недостаточно горячо, чтобы обогреть планету за счёт внутренних источников энергии и справиться с космическим холодом. В отличие от Юпитера и Сатурна, Уран недостаточно массивен, чтобы в достаточной степени разогреваться изнутри. Этот гигант больше Земли по объему всего лишь в 62 с лишним раза, а по массе – в 14 раз. Соответственно при всей слабости солнечного обогрева Уран получает 70 % тепла именно от нашей звезды и 30 % – выделяется из его недр. Поэтому на Уране постоянно царят вечные сумерки и ужасный холод: средняя температура его поверхности равна –210 °C.
По последним данным, вокруг Урана обращается 21 спутник. Все их орбиты расположены в экваториальной плоскости Урана, и, соответственно, почти под прямым углом к плоскости орбиты самого Урана. Кроме спутников, в экваториальной плоскости Урана располагаются несколько тонких колец.
Пять основных спутников Урана – Оберон, Титания, Умбриэль, Ариэль и Миранда – покрыты льдом, иссечены метеоритами и несут на себе следы вулканической активности.
Нептун – голубая планета, атмосфера которой, как и на Уране, состоит из водорода, гелия и метана, поглощающих красную часть спектра. Нептун отстоит от Солнца в 30 раз дальше, чем Земля. Период его обращения вокруг Солнца, т. е. нептуновский год равен почти 165 земным годам, а период вращения вокруг своей оси, т. е. нептуновские сутки составляют чуть более 16 часов. Объем Нептуна в 57,6 раза больше объёма Земли, а масса – в 17,1 раза больше массы Земли. Масштабы Нептуна сравнимы с Ураном, но бури гораздо ужаснее.
Если на Уране ветры дуют со скоростью около 600 км/час главным образом вдоль параллелей, то на Нептуне скорость ветров достигает всесокрушительной силы и скорости 2000 км/час. Подобно Юпитеру, на Уране образуются постоянно действующие вихри. Аналогом Большого Красного Пятна на Юпитере является на Уране Большое Тёмное Пятно – гигантский смерч размером с планету Земля. Он совершает полный оборот за 10 земных суток.
Как и Уран, Нептун имеет строго шарообразную форму вследствие наличия очень массивного твёрдого каменного ядра, которое «стягивает» своим притяжением атмосферу и не даёт ей сплющиваться при вращении. Верхний слой составляют белые перистые облака из метана. Далее следуют тёмные тучи из сернистого водорода, аммиака и воды. Ещё ниже расположена основная масса облаков, которые движутся с колоссальной скоростью, гонимые немыслимой силы ветрами.
Средняя температура поверхности Нептуна —220 °C. Поскольку Нептун расположен в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, Солнце с него выглядит ещё менее яркой звёздочкой, чем с Урана, который лишь в 19 раз дальше Земли от этой звезды. Соответственно Нептун получает от Солнца очень мало тепла. Но мощное горячее ядро и отходящие от него конвективные процессы создают тепловые потоки, идущие из недр. Они и являются источником необычайно мощных ветров.
В настоящее время известны 11 спутников Нептуна и пять его колец. Кольца Нептуна – очень странные. Они как бы разорваны и имеют вид неполных окружностей, при этом выделяются отдельные дуги, так называемые арки. По-видимому, разрывы колец образуются притяжением ещё не открытых малых спутников Нептуна.
Самым крупным спутником Нептуна является Тритон. Тритон обращается вокруг Нептуна по орбите, которая ближе к Нептуну, чем Луна к Земле, а по массе он вдвое превышает Луну. Поэтому гравитационное взаимодействие Нептуна и Тритона очень значительно. Тритон обращается вокруг Нептуна в направлении, обратном вращению Нептуна вокруг своей оси. По-видимому, Тритон был захвачен мощным тяготением гиганта из внешней среды, скорее всего, из пояса Койпера, где скопилось множество астероидов различных размеров и всевозможного протопланетного мусора.
Структура поверхности Тритона очень разнообразна – льды, каменистые пространства, кратеры, пики, длинные расселины, глубокие каньоны и т. д. Тритон – одна из самых холодных планет Солнечной системы, средняя температура его поверхности —235 °C. При такой температуре застывают и превращаются в лёд азот и метан. Тем более удивительным для столь холодной планеты явилось открытие на ней мощных гейзеров, производящих выбросы льда, газа и пыли на высоту 7-10 км. В отличие от Земли, гейзеры Тритона извергают не горячую воду и расплавленные породы, а сухой лёд из замёрзшего метана, азота и окиси углерода, а также некоторое количество водяного льда. Такое явление получило в науке название криовулканизм. Можно представить себе силу действия подобной вулканической активности, если в замороженном состоянии вещество выбрасывается на высоту 8-10 километров!
Спутника Нептуна – холодные, твёрдые ледяные пустыни, иссеченные метеоритами. Слабая и крайне разреженная атмосфера есть, по-видимому, только у Тритона. Она состоит главным образом из метана.
Девятая и последняя планета Солнечной системы – сумрачный Плутон, обитель холода и мрака, который не зря получил название по имени бога подземного царства – Аида, куда, по верованиям древних греков, попадали после смерти души усопших. Вместе со своим спутником Хароном (так у древних греков назывался мрачный перевозчик душ в царство Аида) он составляет как бы двойную планету в том же смысле, какой придаётся понятию двойной звёздной системы. Как и многие двойные звёзды, Плутон и Харон образуют тандем, в котором наблюдается взаимовлияние гравитационных полей, а не безусловное управление гравитационным полем планеты движением спутника.
Первым за поясом астероидов следует Юпитер – гигант гигантов, планета, получившая своё имя от главного римского бога – аналога греческого Зевса. Юпитер в 318 раз превышает Землю по массе и в 11 раз – по диаметру. Юпитер – четвёртое по блеску светило земного неба после Солнца, Луны и Венеры. Его масса приблизительно в 1000 раз меньше солнечной. Это огромный газовый шар, который как и Солнце, состоит главным образом из водорода и гелия. Он стал бы звездой, если бы его масса была приблизительно в 80–90 раз больше нынешней. Он и сейчас по своей массе превосходит все планеты Солнечной системы, вместе взятые. Но планеты тем и отличаются от звёзд с точки зрения истории их образования и развития, что тот фрагмент газопылевого облака, из которого они формируются, недостаточно массивен, чтобы создать гравитационное усилие для постоянного сжатия и соответствующего разогревания вплоть до запуска термоядерных реакций. Ядра у планет всегда горячие, но они недостаточно горячие, чтобы обеспечить функционирование ядерного реактора.
Не в силах стать звездой, Юпитер, тем не менее, не стал и планетой в земном понимании этого слова. У него нет твёрдой поверхности, на которую могла бы ступить нога астронавта или «приюпитериться» космический зонд. Нет, соответственно, и рельефа местности, гор и долин, которые можно было бы нанести на карту. Есть только колоссальный рост давления газа по мере погружения с верхних слоёв огромной атмосферы в глубину, где на определённом уровне уплотнившийся вследствие роста давления газ становится непроходимым. Поверхностный слой облаков на Юпитере, который образует внешний вид этой планеты, имеет температуру –149 °C и относительно низкое давление. Но по мере погружения вглубь атмосферы давление и температура многократно возрастают. Если планеты земной группы почти всю свою тепловую энергию получают от Солнца, то Юпитер около половины этой энергии выделяет из своих недр в виде мощного инфракрасного излучения.
В результате на уровне около 10 тысяч километров от поверхностного слоя атмосферы давление атмосферного газа на Юпитере превышает земное почти в миллион раз, а температура достигает величин, присущих фотосфере Солнца. При таких температурах и давлениях водород превращается в металл и существует в виде жидкого металлического водорода, что совершенно невозможно в земных условиях. Потоки тепла, идущие от Солнца, вторгаются в глубины атмосферы планеты, а потоки тепла, порождаемые в недрах при сжатии газов, выбрасываются на поверхность атмосферы. В результате возникают хаотические перемещения огромных воздушных потоков, которые порождают чудовищные бури и ураганы. Они свирепствуют на Юпитере постоянно в таких масштабах, какие на Земле даже трудно себе представить. Атмосферные вихри постоянно изменяют внешний вид планеты.
Одним из таких поверхностных смерчей является знаменитое Большое Красное Пятно, которое по своим размерам значительно больше Земли. Пятно то разрастается, то несколько уменьшается в размерах, то становится более ярким, то тускнеет, то застревает на одном месте, то перемещается по поверхности атмосферы. Но оно не исчезает в течение десятилетий, а может быть, и столетий. Этот вихрь вращается вокруг своей оси с периодичностью около 6 суток.
Сам же Юпитер, также в чём-то напоминающий вихрь, вращается вокруг своей оси с огромной скоростью. Юпитерианские сутки длятся всего лишь 9 часов 55 минут, т. е. значительно меньше, чем у Земли и Марса, не говоря уж о Меркурии и Венере. Это вызывает удивление, если учесть огромные размеры Юпитера. Год же Юпитера длится очень долго: он обращается вокруг Солнца за 4333 земных суток, т. е. почти за 12 лет. Высокая скорость вращения планеты вокруг своей оси «размазывает» по поверхности атмосферы длинные полосы облаков, которые охватывают всю атмосферу планеты параллельно линии экватора. Поэтому на фотографиях, отражающих верхний слой облаков, Юпитер выглядит полосатым. Наблюдатели насчитывают до 20 слоёв облачности, создающей эти полосы. Они постоянно меняются, как и подобает небесным тучам – вечным странникам. В то же время некоторые из этих образований поражают своим постоянством, которое никогда не встречается у вихревых потоков. В атмосфере Юпитера бушуют молнии длиной в тысячи километров. Это поистине бог-громовержец!
С точки зрения наших современных знаний высадка человека на Юпитер представляется немыслимой, да к тому же и бессмысленной. Провалившись в огромную атмосферу и пролетев в ней 10000 километров, люди и технические средства погрузились бы в океан кипящего водорода, в котором любое твёрдое вещество расплавится, а вскоре и перейдёт в газообразное состояние. Но ещё до этого чудовищное атмосферное давление умертвит всё живое, а не менее чудовищное гравитационное притяжение сначала сделает невозможным возвращение, а затем по мере нарастания веса сожмёт в лепёшку под собственной тяжестью и технику, и людей.
Однако продолжить исследования столь оригинальной негеоцентрической планеты необходимо. На ней могут оказаться ресурсы, имеющие колоссальное значение для прогресса земной цивилизации. Прогресс же робототехники и биотехнологии может сделать постепенное освоение Юпитера актуальной технико-экономической проблемой.
Как и другие планеты-гиганты, Юпитер имеет множество спутников. Это как бы ещё одна Солнечная система в миниатюре. У Юпитера 52 уже открытых наукой спутника, тогда как у Солнца всего девять, в том числе и сам Юпитер. Четыре самых крупных из них открыл и наблюдал ещё Галилей, который посвятил своё открытие своим феодальным покровителям – семье герцогов Медичи. По традиции они так и называются – спутники Медичи. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Ио – планета вулканов. Её поверхность изрезана более чем сотней огромных вулканов диаметром более 25 км. Из них девять вулканов действующие, они выбрасывают столбы дыма на высоту до 300 км со скоростью около 1 километра в секунду. Вся планета покрыта лавой, окрашеной в самые различные цвета: чёрный, коричневый, красный, оранжевый, жёлтый, белый и т. д. Причиной такой яркой и пёстрой окрашенности является наличие серы, которая при разных температурах принимает различные цвета. Вулканические выбросы определяют атмосферу Ио, которая заполнена светящимися газами и страшно наэлектризована. Электрические разряды с Ио доходят до атмосферы Юпитера, порождая на его полюсах полярные сияния.
Европа – планета-океан, покрытая потрескавшимся льдом. Трещины тянутся на тысячи километров, а их ширина достигает 20–40 километров. Средняя температура поверхности Европы составляет –150 °C. Тем не менее многие учёные не исключают наличия под льдами Европы простейших форм жизни или даже каких-то немыслимых экзотических, негеоцентрических живых существ. Умозаключение, на которое они опираются, очень просто: раз есть вода, то может быть и жизнь. К тому же атмосфера Европы состоит из молекулярного кислорода.
Гладкая ледяная поверхность Европы, «исцарапанная» трещинами, нарушается также так называемыми хаосами – хаотическими образованиями, возникшими в результате местных расплавлений ледяного покрова под действием выбросов тепла из горячих недр планеты. Затем ледяные расплавы снова замёрзли и образовали нагромождение торосов и айсбергов огромных размеров, до 30 км в длину и ширину.
В остальном для Европы характерна гладкая поверхность, похожая из космоса на бильярдный шар. Этот шар не белого, а оранжевого цвета, поскольку во льдах Европы содержатся примеси серы и кремния. Практически отсутствуют даже кратеры от ударов метеоритов, которые буквально изрешетили поверхности других планет. Видимо, это происходит потому, что метеоритные пробоины сглаживаются новыми наростами льда, а сами тела метеоритов проплавляют ледяной панцирь и проваливаются под лёд. Может быть, они и образуют некоторые хаосы.
Европа обращается вокруг Юпитера с очень большой скоростью – около 13,7 км в секунду – и проходит огромное расстояние всего за 3,5 земных суток. А поскольку период её вращения вокруг своей оси также составляет 3,5 земных суток, она, как и Луна по отношению к Земле, всегда обращена к Юпитеру одной и той же стороной. Думается, что такое совпадение не случайно, что оно свидетельствует об образовании Юпитера и Европы из одной и той же части газопылевого облака.
Самый крупный из спутников Юпитера, Ганимед, во многих отношениях похож на Европу. Его покрывает толща льда высотой 100 км. Средняя температура поверхности составляет –130 °C. Если поверхность Европы покрыта трещинами, то на поверхности Ганимеда пролегают длинные параллельные борозды, шириной до 15 км и длиной до нескольких десятков километров.
В отличие от Европы, поверхность Ганимеда усеяна кратерами от ударов метеоритов. Но в местах, где проходят борозды, кратеры практически отсутствуют. Видимо, действует тот же эффект, что и на Европе.
Каллисто, как и Европа, всегда обращена к Юпитеру одной стороной. Её период обращения вокруг Юпитера составляет 16,7 земных суток и столько же составляет период её обращения вокруг собственной оси. Поверхность Каллисто покрыта огромным количество кратеров от ударов метеоритов, а на обращённой к Юпитеру стороне имеется огромный круглый «бассейн», от которого расходятся концентрические кольца. По-видимому, это результат удара крупного астероида.
Малые спутники Юпитера значительно менее интересны для исследования, чем спутники Медичи. Они ничем не отличаются от астероидов и имеют разнообразные формы и размеры. Наряду со спутниками Юпитер имеет тонкие кольца, состоящие из разнообразных обломков.
Сатурн – вторая по величине после Юпитера планета-гигант. Как и Юпитер, он представляет собой огромный газовый шар, состоящий главным образом из водорода и гелия, т. е. хранит в себе в недостаточно переработанном виде материю того газопылевого облака, из которого он сформировался. Сатурн отличается от Юпитера и других планет крайне низкой плотностью вещества, его средняя плотность ниже плотности воды. Вследствие низкой плотности и чрезвычайно быстрой скорости вращения вокруг своей оси, газовый шар Сатурна сильно сплющен на полюсах, а на экваторе выпячен. Диаметр Сатурна у полюсов меньше диаметра на экваторе на целых 10 %!. При этом часть Сатурна, расположенная у экватора, вращается вокруг оси за 10 часов 13 минут, а у полюсов – за 10 часов 38 минут. Тем самым нарушается целостность планеты. Год же на Сатурне очень длинен, он равен 29,5 земных лет. Находясь вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и в 9,5 раз дальше, чем Земля, Сатурн получает в 90 раз меньше солнечной энергии, чем Земля. Однако разогрев Сатурна изнутри приносит в 2,5 раза больше энергии, чем планета получает от Солнца.
Вследствие непрестанного движения тепловых потоков от поверхности к ядру и от ядра к поверхности на Сатурне постоянно дуют такие жестокие ветры, каких не наблюдается даже на Юпитере. Их скорость достигает 180 км/час. Такие ураганы способны снести любое сооружение человека, если бы оно могло быть на планете, где нет твёрдой поверхности и чётких различий между атмосферой и поверхностью. Бури, ураганы, вихри – нормальное состояние атмосферы Сатурна. На Сатурне, как и на Юпитере, нет ничего стабильного, нет твёрдой опоры – коры, которая могла бы стать основой для формирования каких-то постоянных структур. Всё сдувается и исчезает, кроме самих вихрей, которые не так постоянны, как Большое Красное Пятно Юпитера, но могут с неослабевающей силой бушевать несколько лет. Гигантские столкновения атмосферных масс буквально раздавливают любое твёрдое тело, попадающее из Космоса. А всё, что осталось, проваливается в кипящий котёл из металлического водорода.
Это поистине ад, для которого справедлива характеристика великого Данте: «Оставь надежду всяк, сюда входящий!». Но мы верим, что когда-нибудь человечество и самый ад заставит работать на себя, будет черпать из него необходимые ресурсы, а может быть, переместит сюда некоторые производства. Ведь наши земные плавильные печи – тоже своего рода филиалы ада, как и многие другие технологические процессы. И тем не менее под контролем человека они поставляют ему необходимые ресурсы и готовые продукты.
Наиболее приметной деталью Сатурна являются его кольца, благодаря которым он лишь немного уступает Юпитеру по своей светимости в ночном небе Земли. У Сатурна три основных и четыре второстепенных кольца. Все они вращаются в экваториальной плоскости планеты и состоят из тысяч малых колец, между которыми пустые промежутки, что придаёт общему виду колец схожесть с земными граммофонными пластинками. Частицы колец покрыты льдом и инеем, припорошены пылью, самые крупные из них имеют размеры от 1 до 15 километров. Кольца Сатурна огромны по размерам, занимая около 200 тыс. км, и очень узки – всего несколько десятков метров. Раньше считалось, что они сформировались из остатков разрушенного в столкновении спутника Сатурна диаметром не менее нескольких сотен километров. Однако по данным американских космических аппаратов «Вояджер» можно заключить, что кольца сформировались из крупного газопылевого облака, окружавшего Сатурн. Одна часть облака образовала кольца, другая – спутники Сатурна, которых только уже известных науке насчитывается по последним данным не менее 30.
Крупнейшим спутником Сатурна является Титан. По размерам он больше Меркурия и из всех спутников планет Солнечной системы уступает лишь Ганимеду, спутнику Юпитера. Титан окружён плотной атмосферой, давление которой приблизительно в 1,5 раза больше, чем у земной поверхности. Атмосфера Титана состоит главным образом из азота и метана. Плотность атмосферы мешает наблюдению поверхности. Радиометрические исследования позволяют предполагать наличие океана из жидкого азота. Температура поверхности Титана —178 °C. Вокруг Титана располагается водородное облако весьма значительных размеров.
Весьма примечательной особенностью почти всех спутников Сатурна кроме трёх наиболее отдалённых, является равенство периодов обращения вокруг Сатурна и вращения вокруг собственной оси, вследствие чего они повёрнуты к Сатурну всегда только одной стороной. Такое частое повторение этого феномена, конечно же, не случайно. Повёрнутость спутников к планете одной стороной вследствие равенства периодов обращения и вращения вокруг оси встречается у Луны, спутников Юпитера Европы и Каллисто, множества спутников Сатурна. Этот феномен исследован явно недостаточно и почти не привлекает внимания специалистов, которые ограничиваются лишь констатацией факта. Между тем, такая точная до секунды подгонка вращения под обращение, так что даже за тысячелетия не происходит никаких отклонений, безусловно, происходит в связи с особенностями эволюции спутников и отражает управляющее воздействие на них планеты, вокруг которой они обращаются. Можно предположить, что этот феномен объясняется взаимодействием планеты и спутника ещё на стадии протопланетного газопылевого облака, из которого они сформировались.
Уран – голубовато-зелёная планета практически идеальной шарообразной формы, что нехарактерно для газовых гигантов, к числу которых она относится. Голубовато-зелёный цвет её атмосферы, состоящей, как и у других гигантов, главным образом из водорода и гелия, объясняется примесью метана, который, как и водород, поглощает красный и оранжевый цвета, но пропускает синий и зелёный.
Шарообразность урана, столь удивительная для газового гиганта (которые обычно сплющены у полюсов и расширены по экватору от быстрого вращения вокруг своей оси) связана, по-видимому, с меньшей, чем у Юпитера и Сатурна массой и относительно массивным ядром, которое своим притяжением не позволяет газам разогнаться при вращении. Хотя плотность Урана выше, чем у Сатурна и приблизительно такая же, как у Юпитера, меньшая общая масса не способствует образованию металлического водорода и под внешним водородно-гелиевым слоем атмосферы находится смесь метана и аммиака с углеродом, азотом, молекулярными водородом и гелием. Под этим слоем расположено мощное каменное ядро с температурой около 7000 °C.
Уран обращается вокруг Солнца как бы лёжа на боку. Ось вращения планеты имеет наклон 980, т. е. почти полностью совпадает с плоскостью орбиты обращения вокруг Солнца. К тому же Уран, как и Венера, вращается вокруг своей оси в сторону, противоположную движению вокруг Солнца. Астрономы объясняют этот феномен мощным столкновением, которое Уран испытал, по-видимому, ещё в период своего формирования.
Уранический год, т. е. полный оборот Урана вокруг Солнца составляет чуть более 84 земных лет, а уранические сутки, т. е. полный оборот вокруг своей оси – 17 часов 14 минут. Из-за «лежачего» положения оси вращения смена времён года на Уране весьма своеобразна. 21 земной год Солнце находится над северным полюсом Урана и столько же над южным, остальные 42 года к Солнцу обращён экватор. Поэтому на полюсах Урана земной год длится световой день, и год – полярная ночь. А поскольку Уран находится очень далеко от Солнца, Солнце с него наблюдается не как привычный нам диск, а как яркая звёздочка, и тепла от этой звезды Уран получает немного.
По подсчётам астрономов, Солнце выделяет Урану в 400 раз меньше света и тепла, чем оно дарит Земле. Ядро же Урана недостаточно горячо, чтобы обогреть планету за счёт внутренних источников энергии и справиться с космическим холодом. В отличие от Юпитера и Сатурна, Уран недостаточно массивен, чтобы в достаточной степени разогреваться изнутри. Этот гигант больше Земли по объему всего лишь в 62 с лишним раза, а по массе – в 14 раз. Соответственно при всей слабости солнечного обогрева Уран получает 70 % тепла именно от нашей звезды и 30 % – выделяется из его недр. Поэтому на Уране постоянно царят вечные сумерки и ужасный холод: средняя температура его поверхности равна –210 °C.
По последним данным, вокруг Урана обращается 21 спутник. Все их орбиты расположены в экваториальной плоскости Урана, и, соответственно, почти под прямым углом к плоскости орбиты самого Урана. Кроме спутников, в экваториальной плоскости Урана располагаются несколько тонких колец.
Пять основных спутников Урана – Оберон, Титания, Умбриэль, Ариэль и Миранда – покрыты льдом, иссечены метеоритами и несут на себе следы вулканической активности.
Нептун – голубая планета, атмосфера которой, как и на Уране, состоит из водорода, гелия и метана, поглощающих красную часть спектра. Нептун отстоит от Солнца в 30 раз дальше, чем Земля. Период его обращения вокруг Солнца, т. е. нептуновский год равен почти 165 земным годам, а период вращения вокруг своей оси, т. е. нептуновские сутки составляют чуть более 16 часов. Объем Нептуна в 57,6 раза больше объёма Земли, а масса – в 17,1 раза больше массы Земли. Масштабы Нептуна сравнимы с Ураном, но бури гораздо ужаснее.
Если на Уране ветры дуют со скоростью около 600 км/час главным образом вдоль параллелей, то на Нептуне скорость ветров достигает всесокрушительной силы и скорости 2000 км/час. Подобно Юпитеру, на Уране образуются постоянно действующие вихри. Аналогом Большого Красного Пятна на Юпитере является на Уране Большое Тёмное Пятно – гигантский смерч размером с планету Земля. Он совершает полный оборот за 10 земных суток.
Как и Уран, Нептун имеет строго шарообразную форму вследствие наличия очень массивного твёрдого каменного ядра, которое «стягивает» своим притяжением атмосферу и не даёт ей сплющиваться при вращении. Верхний слой составляют белые перистые облака из метана. Далее следуют тёмные тучи из сернистого водорода, аммиака и воды. Ещё ниже расположена основная масса облаков, которые движутся с колоссальной скоростью, гонимые немыслимой силы ветрами.
Средняя температура поверхности Нептуна —220 °C. Поскольку Нептун расположен в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, Солнце с него выглядит ещё менее яркой звёздочкой, чем с Урана, который лишь в 19 раз дальше Земли от этой звезды. Соответственно Нептун получает от Солнца очень мало тепла. Но мощное горячее ядро и отходящие от него конвективные процессы создают тепловые потоки, идущие из недр. Они и являются источником необычайно мощных ветров.
В настоящее время известны 11 спутников Нептуна и пять его колец. Кольца Нептуна – очень странные. Они как бы разорваны и имеют вид неполных окружностей, при этом выделяются отдельные дуги, так называемые арки. По-видимому, разрывы колец образуются притяжением ещё не открытых малых спутников Нептуна.
Самым крупным спутником Нептуна является Тритон. Тритон обращается вокруг Нептуна по орбите, которая ближе к Нептуну, чем Луна к Земле, а по массе он вдвое превышает Луну. Поэтому гравитационное взаимодействие Нептуна и Тритона очень значительно. Тритон обращается вокруг Нептуна в направлении, обратном вращению Нептуна вокруг своей оси. По-видимому, Тритон был захвачен мощным тяготением гиганта из внешней среды, скорее всего, из пояса Койпера, где скопилось множество астероидов различных размеров и всевозможного протопланетного мусора.
Структура поверхности Тритона очень разнообразна – льды, каменистые пространства, кратеры, пики, длинные расселины, глубокие каньоны и т. д. Тритон – одна из самых холодных планет Солнечной системы, средняя температура его поверхности —235 °C. При такой температуре застывают и превращаются в лёд азот и метан. Тем более удивительным для столь холодной планеты явилось открытие на ней мощных гейзеров, производящих выбросы льда, газа и пыли на высоту 7-10 км. В отличие от Земли, гейзеры Тритона извергают не горячую воду и расплавленные породы, а сухой лёд из замёрзшего метана, азота и окиси углерода, а также некоторое количество водяного льда. Такое явление получило в науке название криовулканизм. Можно представить себе силу действия подобной вулканической активности, если в замороженном состоянии вещество выбрасывается на высоту 8-10 километров!
Спутника Нептуна – холодные, твёрдые ледяные пустыни, иссеченные метеоритами. Слабая и крайне разреженная атмосфера есть, по-видимому, только у Тритона. Она состоит главным образом из метана.
Девятая и последняя планета Солнечной системы – сумрачный Плутон, обитель холода и мрака, который не зря получил название по имени бога подземного царства – Аида, куда, по верованиям древних греков, попадали после смерти души усопших. Вместе со своим спутником Хароном (так у древних греков назывался мрачный перевозчик душ в царство Аида) он составляет как бы двойную планету в том же смысле, какой придаётся понятию двойной звёздной системы. Как и многие двойные звёзды, Плутон и Харон образуют тандем, в котором наблюдается взаимовлияние гравитационных полей, а не безусловное управление гравитационным полем планеты движением спутника.