В 1800 году Цах разделил зодиакальную область неба на 24 зоны и намеревался предложить 24 астрономам заняться поисками планеты. Нашлись и единомышленники, правда, в меньшем количестве, чем нужно. Времена стояли непростые: уже начались наполеоновские войны, в Европе было неспокойно. И все же Цах надеялся на успех. Но прежде чем были разосланы карты и работа развернулась, в первый день XIX столетия, 1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци случайно открыл новую планету между Марсом и Юпитером.
Пиацци не участвовал в программе Цаха – ему только еще собирались предложить это. Будучи профессором астрономии Палермского университета (Сицилия), он занимался рутинной работой по определению положения звезд для каталога. Одно светило 8-й звездной величины привлекло его внимание быстрым движением среди звезд. Пиацци решил, что открыл новую комету – правда, без туманной оболочки, не говоря уже о хвосте, но мало ли во Вселенной всяких «уродцев», не вписывающихся в общие правила! По виду объект был неотличим от звезды, из чего Пиацци сделал правильный вывод, что если это все-таки планета, то очень маленькая.
Шесть недель Пиацци следил за открытым им светилом, пока болезнь не прервала его работу, а по выздоровлении Пиацци не смог найти на небе открытый им объект – так сильно он переместился. Тогда Пиацци разослал письма другим астрономам с сообщением об открытии и просьбой искать «утерянное» светило. Какова его орбита, Пиацци не знал – он не смог вычислить элементы орбиты из своих наблюдений.
И тут очень кстати подоспело открытие, сделанное молодым, а впоследствии великим математиком Карлом Гауссом. Чуть ранее открытия Пиацци он разработал метод вычисления элементов орбит небесных тел. Всего этих элементов шесть. Два из них (большая полуось и эксцентриситет) определяют параметры эллипса, третий показывает ориентацию эллипса в своей плоскости, четвертый и пятый определяют положение орбитальной плоскости относительно основной координатной плоскости (в качестве которой чаще всего берется плоскость эклиптики), и, наконец, шестой элемент определяет положение объекта на орбите в некий начальный момент времени. Гаусс блистательно решил увлекшую его математическую задачу: определить, по скольким наблюдениям движущегося небесного тела можно вычислить все шесть элементов его орбиты. Он математически доказал, что необходимы всего три наблюдения.
Понятное дело, желательно, чтобы эти три наблюдения проводились с достаточно большой разницей во времени, иначе неизбежные погрешности в определении небесных координат объекта приведут к значительной ошибке в вычислении орбиты, – но как раз с этим у астрономов-наблюдателей дело не всегда обстоит хорошо. Впрочем, Пиацци следил за перемещением своей звездочки достаточно долго, чтобы можно было уверенно вычислить орбиту. Она оказалась не кометной, а планетной, правда, со значительным наклоном к эклиптике (более 10°), но зато с эксцентриситетом, равным 0,0789, что меньше, чем у орбиты Марса. При этом орбита нового тела находилась между орбитами Марса и Юпитера и очень хорошо соответствовала правилу Тициуса – Боде.
Почти весь 1801 год новую планету не удавалось найти – мешала погода. К величайшей досаде астрономов, на свете есть такие явления, как сплошная облачность, дождь и снег. Европа вообще не лучшее место для астрономических наблюдений, но в 1801 году погода просто-напросто издевалась над астрономами, испытывая их терпение на прочность. Лишь в последнюю ночь 1801 года небо расчистилось, и уже на следующую ночь утерянная планета была найдена Цахом и – независимо от него – немецким астрономом Генрихом Ольберсом примерно в том месте, где ей и полагалось быть согласно вычислениям по методу Гаусса. «Нет ничего практичнее хорошей теории» – эти слова могли быть сказаны уже в начале XIX века.
Ну что ж, планета была найдена, обе теории – истинная (Гаусса) и ложная (Тициуса – Боде) торжествовали. Пиацци как первооткрывателю была предоставлена честь дать новой планете имя. Верный традиции давать планетам имена античных богов, Пиацци назвал ее Церерой – богиней плодородия и покровительницей Сицилии в древнеримские времена. Казалось, в поисках планеты между Марсом и Юпитером можно поставить жирную точку.
Но! Астрономов все-таки смущали малые размеры планеты – около 960 на 932 км, по современным данным. Но еще важнее было то, что уже 28 марта 1802 года Ольберс открыл вторую планету между Марсом и Юпитером! Ее назвали Палладой. Имея почти такой же период обращения вокруг Солнца (4,613 и 4,619 года соответственно), Паллада удивила значительным углом наклона своей орбиты к эклиптике (34,84°) и орбитой, более эксцентричной, чем у Меркурия. Размеры Паллады оцениваются в настоящее время в 570 на 482 км. Но на этом сюрпризы не закончились. В 1804 году немецкий астроном Хардинг открыл Юнону (240 км), а в 1807 году все тот же Ольберс открыл еще одну малую планету – Весту (530 км). Удивительно, что Веста не была открыта раньше: эта планетка, во-первых, имеет небольшой наклон орбиты к эклиптике (7,135°), а во-вторых, в своем орбитальном движении время от времени подходит к Земле ближе, чем любая другая малая планета (из числа крупных), становясь видна даже невооруженным глазом как слабая звездочка примерно 5,7 звездной величины. Кроме того, поверхность Весты более светлая, и если Весту и Цереру поместить рядышком на одинаковом расстоянии от нас, то более скромная по размерам Веста окажется чуточку ярче Цереры. По идее именно Веста, а не Церера должна была стать первой из открытых малых планет. Хорошая иллюстрация к справедливому утверждению о том, что открытие почти всегда есть явление вероятностное. Открытие Весты в качестве первой малой планеты было вероятнее – но первой была открыта менее яркая Церера. Что ж, порой случаются и менее вероятные события.
Новонайденные тела были названы (Гершелем) астероидами, то есть звездоподобными. На тот момент времени никакой, даже самый мощный телескоп не мог позволить различить у них диск, и даже при максимальных увеличениях эти планетки все равно выглядели звездами. Название прижилось, хотя и название «малые планеты» также осталось. Впрочем, теперь, говоря о малых планетах, обычно имеют в виду лишь крупнейшие из этого класса небесных тел.
Итак, вместо одной ожидаемой планеты внезапно объявились четыре. Правило Тициуса – Боде подверглось «испытанию на прочность», но пока устояло. Спас его Ольберс, предположив, что некогда между Марсом и Юпитером действительно находилась планета с орбитой, соответствующей правилу Тициуса – Боде, однако в результате какого-то древнего катаклизма она была раздроблена на куски, наиболее крупными из которых и являются четыре новооткрытых объекта. А коли так, то наверняка есть и другие осколки, и следует их поискать.
Идея Ольберса показалась привлекательной многим астрономам. Гипотетическую бывшую планету, расколотую на части, стали называть «планетой Ольберса». Через полтора века московский астроном С.В. Орлов предложил назвать эту планету Фаэтоном – в честь мифологического персонажа, сына бога Гелиоса, который допустил однажды отпрыска к управлению солнечной колесницей, не приняв предварительно у него экзамен по вождению. В результате Зевсу пришлось срочно вмешаться и истратить одну молнию на самонадеянного юношу, едва не спалившего Землю.
Название понравилось и широко распространилось. Оно и сейчас в ходу у тех немногих, кто еще верит в то, что между Марсом и Юпитером существовала когда-то единая планета. Но подавляющее большинство ученых уже давно отказалось от гипотезы о «планете Ольберса», или Фаэтоне. По всей видимости, ее никогда не существовало.
А жаль! Всегда печально расставаться с романтическими представлениями, будь они хоть об истории Солнечной системы, хоть о жизни вообще…
Но как же ученые пришли к выводу о несуществовании Фаэтона, коль скоро возможность «пощупать» астероиды предоставилась им лишь в самые последние годы благодаря космическим программам НАСА?
На Землю достаточно часто падают метеориты. Большинство из них содержат железо. Разумеется, это не чистое железо, а природный сплав, содержащий никель, кобальт и ряд других элементов. Справедливо трактуя метеориты как обломки астероидов, ученые обратили внимание: по химическому и изотопному составу шести «ключевых» металлов метеориты достаточно четко делятся минимум на 36 групп (возможно, их несколько больше). Различие внутри группы незначительно, тогда как между группами – существенно. Невозможно предположить, чтобы такое распределение состава получилось при дроблении одного тела. Гораздо вероятнее, что между Марсом и Юпитером, причем на разных расстояниях от Солнца, первоначально образовалось не менее 36 планетоидов с характерным поперечником 1000 км. Формированию вместо них единой планеты наверняка помешало влияние тяготения Юпитера – больше нечему. Орбиты планетоидов пересекались, что отнюдь не полезно для целостности небесных тел. Сталкиваясь и дробясь, эти первичные планетоиды образовали то, что в наше время называется Главным поясом астероидов.
Однако в 1807 году ни о каком поясе речь еще не шла – были известны всего четыре малые планеты. Открытие пятой затянулось до 1845 года, когда немецкий астроном-любитель Генке, наблюдая в небольшой телескоп Весту, заметил рядом с ней звездочку 9,5 звездной величины и вскоре выявил ее астероидную сущность. Вообще надо сказать, что любители астрономии порой делали (и сейчас еще делают, но реже) замечательные открытия. Правда, следует сразу указать, что Генке достиг успеха лишь после 15-летнего упорного труда, вознаградившего его немецкую дотошность, так что тот, кто, наводя на небо телескоп, думает, что сразу откроет что-нибудь новое и замечательнее, серьезно заблуждается. Пятая малая планета получила имя Астрея. Генке не успокоился на достигнутом и в 1847 году открыл шестую малую планету – Гебу. После этого открытия новых астероидов пошли потоком, не прекратились до нашего времени, и нет никаких признаков того, что они когда-нибудь прекратятся.