Разведка далеких планет - Владимир Сурдин

Критикуя публикации Шейнера, Галилей даже написал книгу «История и доказательства существования солнечных пятен» (1613 г.), в которой резко нападал на учение Аристотеля в целом. К несчастью, спор Галилея с Шейнером относительно природы солнечных пятен перешел в личную ссору из‑за прав на их открытие — ссору, сделавшую Шейнера злейшим врагом Галилея и, быть может, немало способствовавшую развитию враждебного отношения к нему со стороны иезуитов. Несомненное первенство Галилея в области новых научных идей, неуважение, выраженное им по отношению к установленным традицией авторитетам, и едкие насмешки, которыми он осыпал своих оппонентов, создали ему массу врагов в научных и философских кругах, особенно среди многочисленных приверженцев Аристотеля, хотя, как Галилей им неустанно напоминал, их методы мышления и выводы были бы, вероятно, отвергнуты великим греческим философом, будь он жив[4].

Как бы то ни было, из несостоявшегося открытия Шейнера проросли зерна интереса к этой проблеме: о возможных планетах рядом с Солнцем астрономы не забывали. Немецкий аптекарь и любитель астрономии Генрих Швабе (1789–1875) многие годы неутомимо и терпеливо пытался обнаружить гипотетическую планету внутри орбиты Меркурия во время ее прохождения по диску Солнца. Для этого начиная с 1826 г. он систематически в течение 43 лет (!) зарисовывал расположение пятен на солнечной поверхности, надеясь, что одним из них окажется неуловимая планета.

Примерно то же самое, что надеялся увидеть Швабе, нынешние любители астрономии могли наблюдать 7 мая 2003 г., когда по диску Солнца проходил Меркурий, а также 8 июня 2004 г., когда на фоне солнечного диска прошла Венера (рис. 4.23); следующее ее прохождение состоится 6 июня 2012 г. В XIX в. Швабе тщетно вглядывался с помощью телескопа в солнечный диск: он не нашел на его фоне новую планету. Но, потерпев в своих поисках неудачу, упорный аптекарь все же сделал важное открытие: обнаружил возрастание и уменьшение количества солнечных пятен с периодом в 11 лет. Астрономы до сих пор пользуются этим надежным признаком изменения солнечной активности.

Вскоре после того, как Леверье опубликовал свою работу с предсказанием новой планеты внутри орбиты Меркурия, он получил письмо, автор которого сообщал о наблюдавшемся им прохождении какой‑то близкой к Солнцу планеты по солнечному диску. Наблюдателем был сельский врач и астроном — любитель Лескарбо (Lescarbault Е. М., 1814–1894). Свое открытие он сделал 26 марта 1859 г., почти за год до публикации Леверье, что, вероятно, расстроило великого теоретика: гораздо приятнее, когда теоретический прогноз предшествует открытию. Навестив доктора Лескарбо в его доме в Оржере (к юго — западу от Парижа), Леверье навел справки и, убедившись в честности врача — астронома и пригодности его наблюдательного инструмента, решил, что найденный объект и был новой планетой — Вулканом. Назревала сенсация; в научной печати эту находку сравнивали с открытием Нептуна.

Рис. 4.23. Прохождение Венеры по диску Солнца 8 июня 2004 г. Темный силуэт планеты виден вблизи края солнечного диска. Фото: Stefan Seip (Stuttgart, Germany)

Но восхищение этим открытием разделяли не все. В 1860 г. французский астроном Лие (Е. Liais), работавший над составлением карты побережья Бразилии, сообщил, что наблюдал Солнце одновременно с Лескарбо, но не видел никаких следов Вулкана. Лие длительное время изучал солнечный диск и поэтому с полной уверенностью утверждал, что обязательно заметил бы Вулкан, если бы тот действительно пересекал диск Солнца. К тому же Лие пользовался более мощным телескопом, чем Лескарбо. Одним словом, Лие был твердо убежден, что Лескарбо ошибся. Кроме того, он не слишком доверял и гипотезе Леверье. Описывая открытие в 1846 г. немецким астрономом Галле планеты Нептун, он довольно неприязненно пишет о Леверье, теоретически предсказавшем положение этой новой планеты: «Честь открытия принадлежит Галле, а не Леверье, подобно тому как честь открытия закона всемирного тяготения принадлежит Ньютону, а не яблоку».

Возможно, у читателя возник вопрос, почему астрономы предпочитали искать Вулкан не рядом с Солнцем, а на фоне Солнца? Дело в том, что на фоне яркой поверхности Солнца диск планеты выглядит очень контрастным, абсолютно черным. А рядом с Солнцем бледный свет планеты тонет в ярком сиянии земного небосвода. Но и такие поиски Вулкана, безусловно, проводились. Особенно интенсивными они стали с приходом в астрономию фотографии.

Рис. 4.24. Окрестности Солнца, сфотографированные с борта космической обсерватории SOHO. Солнце в центре закрыто круглым экраном. Слева к Солнцу приближается комета.

Любители астрономии знают, что даже Меркурий наблюдать непросто, хотя он и отходит от Солнца на расстояние от 17° до 28° (этот угол максимальной элонгации зависит от взаимного расположения Земли и орбиты Меркурия, поскольку она имеет довольно большой эксцентриситет). Еще труднее наблюдать планету внутри орбиты Меркурия. Практически это возможно только при полных солнечных затмениях. Во время затмений 1901, 1905 и 1908 гг. астрономы, пытаясь обнаружить Вулкан, фотографировали околосолнечные участки неба размерами 15°×15° и 8°×25°. На этих фотографиях имеются сотни слабых звезд (вплоть до 10m), но планеты среди них нет.

С той поры прошел век, но экспериментаторы продолжают поиск и по-прежнему не очень‑то доверяют теоретикам. Казалось бы, теория относительности Эйнштейна полностью объяснила странности в движении Меркурия, но, как мы видим, ученые — практики до сих пор пытаются измерить сплюснутость Солнца и обнаружить Вулкан. В их настойчивости есть свой резон: если не Вулкан, то что‑нибудь интересное они обязательно найдут. Убедительный тому пример — попытка изучить солнечные окрестности при помощи автоматической орбитальной обсерватории SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), запущенной в конце 1995 г. совместными усилиями NASA и Европейского космического агентства (ESA). Этот аппарат работает в районе точки Лагранжа L1 системы Солнце — Земля (см. рис. 4.19). На борту спутника есть специальный телескоп, в фокусе которого особая заслонка закрывает яркий диск Солнца, чтобы он не мешал обозревать окрестности светила. При помощи этого инструмента астрономы пытались обнаружить Вулкан; не нашли, зато открыли множество мелких комет, которые регулярно приближаются к Солнцу, оставаясь незамеченными для наземных астрономов (рис. 4.24).

Вулканоиды — родственники Вулкана

Телескопы SOHO несколько лет вглядывались в окрестности Солнца, и теперь можно почти определенно сказать, что крупной планеты (диаметром более 100 км) вблизи Солнца не существует. Однако все эти годы и теоретики не сидели без дела: они доказали, что внутри орбиты Меркурия существует зона устойчивого движения, где могли бы сохраниться небольшие фрагменты несформировавшейся планеты, похожие на астероиды. Кстати, в свое время неутомимый Бабине и для них придумал название — циклопы. Но сегодня их почему‑то называют вулканоидами; вот ведь не везет бедному Бабине!

Небесные механики рассчитали положение области устойчивых орбит вблизи Солнца: внешняя граница «зоны вулканоидов», за которой их ждут сильные возмущения от больших планет, удалена от светила на 0,21 а. е. Напомню, что Земля удалена от Солнца на 1 а. е., а Меркурий — на 0,39 а. е. Внутренняя граница зоны вулканоидов находится на расстоянии 0,07 а. е. от Солнца. Оказывается, подлетать ближе к светилу для них опасно: под давлением солнечного света они могут довольно быстро затормозиться и упасть на Солнце.

Предвижу удивление читателя: давление солнечного света направлено от Солнца, как же оно может прижимать планету к светилу? Отчасти это верно: если бы планета была неподвижна, то давление на нее солнечных лучей действовало бы строго против силы притяжения и чуть — чуть бы ее ослабляла. Но для крупного тела эффект светового давления был бы совершенно незаметным. Все равно как если под крышу автобуса поместить надутый гелием шарик, который уменьшит вес многотонной машины на несколько граммов, но не сдвинет ее с места. Иное дело, если те же несколько граммов будут тянуть автомобиль вперед: в этом случае (на ровной дороге при отсутствии трения) машина начнет двигаться, постепенно ускоряя свой бег. А если автомобиль уже катился по инерции, как планета по орбите, то даже слабая тормозящая сила будет замедлять его движение; в конце концов автомобиль остановится. Но планета не может остановиться на орбите — при этом она просто упадет на Солнце.

Пример с автомобилем я выбрал не случайно. Даже в безветренный день, двигаясь вперед, автомобиль испытывает сопротивление воздуха — ветер всегда дует в лицо водителю. Примерно так же ведет себя солнечный свет: на движущуюся планету он падает не точно от Солнца, а чуть — чуть спереди. Этот эффект называют аберрацией света и обычно объясняют на примере дождя: пока мы стоим неподвижно, дождь льет сверху, а начнем бежать — хлещет в лицо.