И это только начало непосредственного исследования малых планет. Сколько же удивительного нам еще предстоит узнать!
И шаги в этом направлении делаются. К примеру, 27 сентября
2007 года была запущена американская автоматическая межпланетная станция «Даун», предназначенная для исследования крупнейших астероидов Главного пояса — Цереры и Весты. Установленная на АМС научная аппаратура позволит, в частности, определить минеральный состав астероидов и провести их картографирование. Ожидается, что «Даун» приблизится к Весте в октябре 2011 года и удалится от нее в апреле 2012-го. Пролет
100
вблизи Цереры запланирован на февраль 2015 года. Будем надеяться на то, что этот аппарат, несмотря на русскую транскрипцию его названия1, успешно выполнит свою миссию.
Когда к астероидам полетят российские АМС, остается неизвестным...
Осталось сказать несколько слов о суммарной массе астероидов Главного пояса. Она невелика — по-видимому, не более одной тысячной массы Земли. Понятно, что в начале существования Солнечной системы суммарная масса твердого вещества, обращающегося вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, была несколько больше, ибо столкновения с планетами неуклонно уменьшали количество обломков. И все-таки можно предположить, что, если бы Юпитер своим тяготением не помешал формированию «планеты Ольберса», это была бы довольно ничтожная планетка. Не зря ее назвали Фаэтоном — ну кто такой сын второразрядного бога Гелиоса по сравнению с великолепным царем богов Юпитером!
АМС называется «Dawn» — «Утренняя заря» — и не имеет отношения к английскому врачу Л. Дауну (L. Down) и болезни, названной его именем. — Примеч. авт.
Нет слов, чтобы описать великолепное зрелище косматой небесной странницы, широко раскинувшей свой хвост по небу, — зрелище величественное, завораживающее... и пугающее. Во всяком случае, кометы путали людей на протяжении тысяч лет, якобы предвещая войны, голод, мор, стихийные бедствия и уж непременно смерть какому-нибудь царю, королю или султану. Любопытно: почему только ему? Ведь небо видно всем, и каждый волен принять «предзнаменование» на свой счет. Похоже, от отсутствия самокритики древние и средневековые правители не страдали, воображая, будто небо создано для размещения на нем персональных посланий в их адрес. Что до народа, то он также не ждал от комет ничего хорошего.
Яркая комета конца 1811 — начала 1812 года, упомянутая в «Войне и мире», — к чему она? Ну ясно: к нашествию Наполеона на Россию. Комета 1825 года — к смерти Александра I, событиям на Сенатской площади и кровавому бунту Черниговского полка, окончившегося кровавым его подавлением. Комета Галлея, наблюдавшаяся в 1066 году в Киеве, разумеется, «предвещала» русскому народу вторжение половцев, случившееся двумя годами позднее, а князю Изяславу — военное поражение и потерю киевского княжения. И так далее. А если в год яркой кометы в данной стране не произошло ничего особенного, значит, произошло или вот-вот произойдет в другой стране — и ведь действительно что-нибудь трагическое время от времени происходит то там, то сям. Наверное, не было случая, чтобы народная молва и, конечно, астрологи не приписали комете какое-нибудь злодейство.
Физическая природа комет долгое время оставалась совершенно неясной. Аристотель считал их земными образованиями, плавающими в атмосфере на большой высоте, и вслед за гени-
102
альным (хотя часто ошибавшимся) древним греком подобных взглядов ученые придерживались без малого две тысячи лет. Позднее, когда космическое происхождение хвостатых странниц было бесспорно доказано, но комы и хвосты комет не находили объяснения, возникла гипотеза о кометах как о небольших твердых космических телах, охваченных бурным вулканизмом на манер земного — отсюда-де истечение газов, а нередкие вспышки комет суть просто вулканические взрывы. Жюль Верн, в романе «Гектор Сервадак» описавший путешествие нескольких землян на вымышленной комете Галлия, даже заставил своих героев отапливать жилые помещения ручейками горячей кометной лавы. Но первое — и, увы, неверное — представление о кометах наш современник получает чаще всего из детской книжки Туве Янссон «Муми-тролль и комета», где комета изображена раскаленным, испускающим сильный жар телом. И хвост ее тоже, конечно, состоит из раскаленных газов. Ну прямо огнедышащий космический дракон!
На деле же комета — просто грязная ледышка, приблизившаяся к Солнцу, ничего более. Неправда, будто бы комета обязательно имеет хвост — сплошь и рядом никакого хвоста (особенно у слабой кометы) обнаружить не удается. Чаще всего кометы как раз слабы, во всяком случае слабы для наблюдения невооруженным глазом. Их комы и особенно хвосты в достаточной мере прозрачны — обычно сквозь них можно без труда наблюдать слабые звезды. Иногда одна за другой на небе появляются яркие кометы (Хиакутаке, Хейла-Боппа), а иногда проходят целые десятилетия без ярких комет. Случается, что прогнозы астрономов сулят яркую комету, а на деле она едва видна в бинокль. Бывает и наоборот: слабая комета может внезапно увеличить свой блеск в тысячи раз. Комета всегда может выкинуть какой-нибудь фортель — но тем интереснее!
Прежде всего: откуда они берутся?
Периодичность возвращений впервые была доказана Э. Галлеем в 1682 году для кометы, получившей его имя и наверняка самой знаменитой. Периодичность эта, впрочем, довольно от
103
носительна: 75-76 лет. Отсутствие точного периода обращения астрономы совершенно справедливо приписали гравитационному возмущению со стороны больших планет.
Известно очень большое число короткопериодических комет с периодами обращения от 3,3 (комета Энке) до 8 лег. Они составляют так называемое семейство Юпитера. Есть также семейство Сатурна (периоды обращения этих комет тяготеют к 13 годам), семейство Урана (33 года) и семейство Нептуна (75 лет). Означает ли это, что все без исключения кометы — члены Солнечной системы?
Орбиты тел, обращающихся вокруг единого центра тяготения, являются коническими сечениями: окружность, эллипс, парабола, гипербола — и характеризуются эксцентриситетом е. Для окружности е = о, для эллипса о < е < 1, для параболы е = 1 и для гиперболы е > 1. Отсюда, кстати, следует, что существует только одна окружность и только одна парабола (различие лишь в масштабах), в то время как разнообразных эллипсов и гипербол — бесконечное количество. Тело, обращающееся вокруг Солнца по эллипсу, останется в Солнечной системе, а тело с гиперболической орбитой должно навсегда покинуть ее.
Следовательно, если орбита новой кометы гиперболическая, эта комета явилась к нам из галактического пространства и, пройдя перигелий, уйдет туда же, если только притяжение планет, особенно Юпитера, не заставит ее изменить орбиту на эллиптическую.
Разработанный Гауссом знаменитый метод расчета орбит по трем наблюдениям сильно помог астрономам в определении кометных орбит. Как и следовало ожидать, орбиты периодических комет оказались эллипсами. А вот со многими новыми кометами вышла загвоздка — эсцентриситеты их орбит оказались близки к единице (иногда чуть-чуть меньше, иногда чуть-чуть больше). Бывает, что вычисленная орбита является эллипсом с таким большим эксцентриситетом, что период обращения порядка десятков тысяч лет вычисляется с возможной ошибкой на целый порядок. Нередки и слабо гиперболические орбиты с эксцентриситетом примерно 1,001. Но ведь если кометы (хотя бы
104
— Ближайшие окрестности —
некоторые) являются к нам из-за границ Солнечной системы, то их орбиты должны быть резко гиперболическими!
Но чего нет, того нет. Малую поправку к эксцентриситету, уводящую орбиту кометы от параболе к гиперболе, легко объяснить влиянием больших планет. Следовательно, кометы — члены Солнечной системы, только очень далекие в подавляющем большинстве.
В 1950 году голландский астроном Я. Оорт предположил, что на самых дальних задворках Солнечной системы, на расстояниях до 100-150 тыс. а.е., где уже начинает сказываться притяжение соседних звезд, существует рой ледяных тел, общее число которых достигает юо млрд, а общая масса — всего од земной. Этот рой (облако Оорта) не является результатом катастрофы, случившейся с каким-нибудь небесным телом, а представляет собой «отходы» производства планет. Некоторые из этих тел были, вероятно, выброшены во внешние области Солнечной системы гравитационным возмущением со стороны формирующихся планет, а некоторые сконденсировались из газопылевого кокона уже на значительном расстоянии от Солнца — в те времена совсем юной звезды. Таким образом, пояс Койпера есть не что иное, как самая внутренняя часть облака Оорта.
Эти тела, состоящие из разных льдов, загрязненных пылью, называют кометными ядрами, хотя многие из них никогда не приблизятся к Солнцу и не явятся на небе в виде комет. Иные, «сбитые с пути истинного» взаимными сближениями, все-таки устремляются к Солнцу. Здесь надо сказать, что орбитальные скорости кометных ядер из облака Оорта совершенно ничтожны, так что достаточно крайне незначительного воздействия, чтобы кометное ядро круто изменило свою орбиту, а вместе с ней и судьбу. Высказывалось предположение о невидимой (из- за чрезвычайной слабости) звезде Немезиде, обращающейся вокруг Солнца по сильно эллиптической орбите с чудовищным периодом в 26 млн лет и периодически «насылающей» полчища комет. Но не будем говорить о том, что не обнаружено и даже не предсказано со значительной вероятностью...
105
Так или иначе, яркая комета Хейла-Боппа, долго радовавшая любителей астрономии в 1996-1997 годах (рис. 14, цв. вклейка), судя по наличию в ее спектре линий аргона, по-видимому, впервые оказалась во внутренних областях Солнечной системы (где аргон быстро улетучивается из кометного ядра). Похоже на то, что подобное утверждение справедливо для большинства комет с параболическими орбитами.
Орбиты комет гораздо слабее концентрируются к эклиптике, чем орбиты астероидов, из чего ясно, что облако Оорта имеет форму сравнительно несильно сплющенного сфероида. Новая комета может быть открыта в любой — абсолютно любой — точке небосвода. На практике наиболее плодо