Текст книги "Очерки о Вселенной"

Автор книги: Борис Воронцов-Вельяминов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 36 страниц)

 «Загадочно мерцая в окулярах,

Плывет сквозь тьму космических глубин

Оранжевый сосед земного шара,

Фантазий и утопий властелин -

Марс; миллионоверстным расстояньем

Уменьшен, в детский мячик превращен,

Плывет, мерцает гаснущим сияньем

Закатных, нам неведомых времен.

Что кроется в его немых пустынях?

Какая жизнь, чтоб не сгореть до тла,

Каналов сеть – систему странных линий

От полюса к экватору сплела?

Кто дышит атмосферой разреженной,

И, может быть, следит который век

За нашею планетою зеленой,

Где марсиан придумал человек?

Трехногие гиганты страшной сказки,

Железные горбы багровой тьмы...

Уэллс их создал людям для острастки,

Пугая слишком смелые умы.

Нет, не затем мечта стремилась к свету

И сердце Циолковского влекла,

Чтоб вестницей войны послать ракету

Туда, где жизнь спасения ждала.

Не угадать и не назначить срока,

Но он настанет – этот день и час,

Когда мы встретим тех, кто издалека,

Надежды не теряя, верил в нас».

Есть ли жизнь на Земле?

Такой вопрос представляется не только излишним, но и странным. Мы-то знаем, что жизнь вокруг нас на Земле существует! Но такой вопрос могут задавать себе разумные жители других миров так же, как мы задаем вопрос, есть ли жизнь на Марсе или на других небесных телах.

А как они могут найти ответ на этот вопрос?

Конечно, мы выясняем физические условия на планетах, сравниваем их с земными и на основании этого заключаем о том, может ли быть на них жизнь, сходная с земной. Научное решение вопроса может опираться только на опыт наблюдения жизни на нашей Земле. Научно можно мыслить жизнь только на той же основе, какая известна на Земле. Например, мы знаем, что живой белок – основа развитой жизни – при высокой температуре свертывается. Но... нельзя полностью поручиться за пределы возможного приспособления жизни и даже за возможность жизни на других основах. Мы будем говорить здесь о непосредственно видимых следах разумной деятельности. Их в принципе мож^о видеть с более далеких расстояний, чем сами разумные существа. Лучшие снимки поверхности Марса, полученные на последних космических аппаратах с высоты менее 2 тыс. км и позволяющие различить образования размером от нескольких сотен метров, не показывают следов разумной деятельности. Пусть разумной жизни на Марсе нет, это почти несомненно. Но насколько видна издали разумная деятельность, заведомо существующая на Земле? Этот вопрос полезно выяснить и им занялся американский ученый Саган.

В 1966 г. он и его сотрудники просмотрели огромное число фотографий Земли, полученных с метеорологических спутников и дававших разрешение до 2-0,2 км. Можно было ожидать, что наиболее заметными следами разумной деятельности при этом будут сезонные изменения вида больших, правильно ограниченных полей, засеянных сельскохозяйственными культурами. Но контрастность их изображений мала, а их сезонные изменения маскируются изменениями угла падения солнечного света и угла, под которым сделан снимок.

Более обещающими являются большие искусственные сооружения прямолинейного вида – дороги, мосты, плотины, следы за кормой кораблей в море или белые полосы, оставляемые самолетами. Их следы разыскивались на тысячах снимков, свободных от облаков.

Было найдено лишь одно четкое указание на техническую культуру: яркая линия только что законченного отрезка автострады. Более сомнительно изображение в районе узкого пролива между Канадой и Гренландией. Оно состояло из длинных полосок – белой и черной, тянущихся параллельно друг другу над покровом облаков. Возможно, что это был след самолета и его тени или облако, оставленное реактивным самолетом. Еще одним следом человеческой деятельности были белая сетка просек в лесу, на которые выпал свежий снег.

Авторы заключили, что если бы воображаемые марсиане имели снимки Земли в таком же количестве и такого качества, какие были получены «Марине-ром-4» – первой автоматической станцией, пролетевшей над поверхностью Марса на высоте 12 тььс. км, то по ним нельзя было бы найти никаких признаков разумной жизни на нашей планете.

Гигант Юпитер и окольцованный Сатурн

За орбитой Марса величественно и не -спеша обращаются вокруг Солнца гиганты среди планет – огромные Юпитер и Сатурн. По диаметру Юпитер больше Земли в 13, Сатурн же – «только» в девять раз, но зато природа окольцевала его огромным плоским кольцом, которому, может быть, завидуют все остальные планеты. Но об этом кольце поговорим немного позже. Если хотите, можете сами подсчитать, во сколько же раз поверхность и объем Юпитера и Сатурна больше земных. Если же не хотите, то посмотрите в любую таблицу данных о планетах. Из нее вы узнаете более точно и периоды обращения планет вокруг Солнца, а я скажу только, что период обращения Юпитера около 12, а Сатурна около 30 лет – движутся они действительно не спеша. Но не спешат они не потому, что солидны (ведь Юпитер в 300 раз массивнее Земли), а потому, что эти периоды определяются их расстоянием от Солнца и массой последнего – по закону тяготения.

Известный французский популяризатор Камилл Фламмарион в прошлом веке поражал своих читателей точностью, с которой известны расстояния или периоды обращения планет и т. п. Но я убедился, что читатель часто вовсе не поражался этой точности классической астрономии. Когда он узнавал, что, скажем, расстояние Земли от Солнца известно было с возможной ошибкой в 500 000 км, то он восклицал: «Нечего сказать – хороша точность!» Так говорят в тех случаях, когда не представляют себе, что всегда существеннее относительная, а не абсолютная точность. 500 000 км от расстояния Земли до Солнца составляет всего лишь 0,3%. С такой точностью вы едва ли измерите длину своей комнаты, хотя сделать это легче, чем установить наше удаление от Солнца...

Между прочим, в последние годы расстояние от Земли до Солнца, а это – единица измерения всех расстояний в Солнечной системе, – найдено с точностью ±0,001% по результатам радиолокационных измерений удаленности соседних с Землей планет.

В этой книге я не стремлюсь утомлять читателя точными числами (когда они известны!), которые все равно не запомнить. Для них есть справочные таблицы. Поразительными сейчас являются не точность данных наземной астрономии, а часто очень еще неточные данные, добытые астрофизикой о явлениях в природе, о существовании которых иногда нельзя было и догадаться, которые нельзя было и придумать. К концу книги примеры этого будут все чаще.

К группе планет-гигантов относятся и Уран с Нептуном, хотя они значительно меньше Сатурна. У всех четырех планет средняя плотность мала – близка к плотности воды, а у Сатурна даже ниже (0,7).

Исследования сплюснутости этих планет у полюсов вследствие вращения и анализ влияния сплюснутости планеты на движение спутников приводят к выводу, что в них масса сосредоточена к центру гораздо сильнее, чем у планет типа Земли. Достаточно плотное ядро планет типа Юпитера содержит большую часть массы планеты. Видимый же нами объем их определяется поверхностью непрозрачной обширной атмосферы, сжатой внизу давлением вышележащих слоев до состояния, подобного состоянию твердого тела. Когда мы на этот огромный видимый объем делим известную нам массу планет, то и получаем среднюю их плотность, которая нас поражает своей малостью.

В последнее время расчеты ряда астрофизиков приводят к выводу, что легчайшие газы, водород и гелий, составляют в Юпитере до 90% по массе и что в центре температура планеты может достигать 100 000°. В то же время снаружи вследствие условий теплопроводности Юпитер может быть таким холодным, каким мы его наблюдаем. При такой картине большая плотность ядра Юпитера обусловлена не столько тяжелыми химическими элементами, сколько сильно сжатым водородом.

Все планеты-гиганты окружены очень плотными облачными атмосферами, состоящими в основном из водорода и гелия с небольшой примесью метана и аммиака. Впрочем, последний вымерзает тем больше, чем планета дальше от Солнца, т. е. чем на ней холоднее.

Присутствие аммиака и метана на больших планетах объясняется низкой температурой. На Земле эти газы тоже образуются, но они у нас слишком скоро разлагаются на составные части солнечным светом, который на Земле более интенсивен. Кроме того, для образования метана и аммиака в большом количестве необходим свободный водород, а атомов его в атмосфере Земли почти нет. Между тем большие планеты с самого начала своего образования удерживали свободный водород, несмотря на его летучесть. Это обеспечивалось и низкой температурой и большой силой тяжести у их поверхности.

Все четыре планеты-гиганта вращаются быстрее остальных, особенно Юпитер. Более того, облака их на разных широтах вращаются с разной скоростью. Вращение их быстрее всего на экваторе (у Юпитера период 9 час. 50 мин.). Хотя у планет-гигантов и плотность мала, и вращение не как у твердого тела, но это не значит, что сами эти планеты огненно-жидкие, как некогда допускали (тогда, когда физика еще мало помогала астрономам).

Когда стало возможно измерять температуры планет по их инфракрасному излучению, то оказалось, что температуры планет-гигантов очень низки и допущение их огненно-жидкого состояния пришлось оставить. Температура Юпитера оказалась около -140°, а Сатурна около -155°. В 1963 г. при помощи 5-метрового телескопа удалось измерить даже распределение температуры по диску Юпитера. Неожиданно оказалось, что эта температура везде практически одинакова, но темные полосы облаков теплее, чем светлые. В центре диска температура -141°,5, а на утреннем и вечернем краю и даже вблизи полюсов ниже всего лишь на несколько градусов. В 1962 г. дважды наблюдалось явление, пока еще не объясненное с уверенностью. В том месте, где по облакам планеты бежала тень спутника (и где на Юпитере происходило затмение Солнца), температура оказалась на 50° выше, чем по соседству. Но уже через четверть часа после схождения тени температура падала до нормы. Позднее другие наблюдатели этого явления не обнаружили, поэтому оно требует дальнейшего подтверждения. Сравнение измерений излучения тепла Юпитера с расчетом энергии, получаемой им от Солнца, показывает превышение первого над вторым. Приходится заключить, что Юпитер имеет собственные источники тепла.

Большое пятно красноватого цвета, наблюдающееся по крайней мере 80 лет на Юпитере, когда-то считалось озером раскаленной лавы на его твердой поверхности. Знаменитый русский астрофизик Ф. А. Бредихин еще в 70-х годах прошлого века подробно изучал Красное пятно. Предполагалось, что идущие от него воздушные течения разгоняют над ним облака и делают его видимым. Теперь можно думать, что оно состоит из какого-то крайне легкого вещества, но твердого, а не жидкого, и поддерживаемого достаточно плотной атмосферой Юпитера на большой высоте над его твердой поверхностью. Размер Красного пятна 10x45 тыс. км. На его твердость указывает то, что оно как нечто целое перемещается по долготе. Все же, однако, Красное пятно Юпитера остается загадкой.

Мы упоминали, что скорость вращения облаков Юпитера уменьшается на несколько минут в сутки в умеренных широтах по сравнению с экваториальными.

Недавно выяснилось, что по временам скорость вращения, определяемая по наклону в спектре полос поглощения аммиака, отличается километра на два в секунду от скорости, определяемой по наклону фраунгоферовых линий. Последние производятся солнечным светом, отраженным от облаков Юпитера. Аммиачные пары расположены в более высоком слое атмосферы Юпитера. Если это так, то, значит, в верхних слоях по временам дуют ветры, как недавно обнаружено в земной стратосфере, но со скоростью в 40 раз большей, чем в нашей тропосфере. Не исключена, впрочем, возможность, что различие в наклоне разных линий спектра Юпитера вызвано не эффектом Доплера, а какой-либо иной причиной.

У поверхности облачного слоя Юпитера атмосферное давление составляет 1-2 атмосферы, а плотность раз в пять меньше, чем у поверхности Земли (как у нас на высоте около 10 км). Облака Юпитера, вытянутые параллельно его экватору вследствие быстрого вращения планеты, легко видны в небольшой телескоп, как и значительное сжатие планеты у полюсов, также вызванное быстротой вращения Юпитера. Вероятно, в составе атмосферы Юпитера есть и водяные пары и более сложные молекулы, в частности, ацетилен. В полосах Юпитера постоянно происходят изменения и только Красное пятно (за последние десятилетия утратившее свой красный цвет) является единственной постоянной деталью на его диске.

Из наблюдений при помощи межпланетных станций «Пионер-10» в 1973 г. и «Пионер-11» в 1974 г. следует, что у Юпитера есть водородная и гелиевая корона. Верхний слой облаков в атмосфере его состоит из перистых облаков аммиака. По данным, полученным еще из наземных наблюдений, Юпитер излучает тепла в 2 1/2 раза больше, чем он ее получает от Солнца.

От Юпитера к нам непрерывно идет его радиоизлучение переменной интенсивности, иногда дающее «всплески». Оно вызывается, по-видимому, плазменными волнами в его ионосфере. Обнаружилось, что эти радиовсплески связаны с положением на орбите одного из спутников Юпитера, называемого Ио. Ио сам обладает магнитным полем и ионосферой, взаимодействующими с ионосферой Юпитера. Максимум излучения соответствует моментам восхода и захода Ио для центра диска планеты. Еще раньше было обнаружено, что искусственные спутники Земли производят заметную ионизацию в ее магнитосфере. Возможно, что в системе Юпитера наблюдается аналогичное явление и резкое повышение электронной концентрации сопровождается радиоизлучением. Это одно из свидетельств существования у Юпитера мощного магнитного поля и связанного с ним радиационного пояса.

Данные о магнитосфере Юпитера уточнены после запуска к нему межпланетной станции США «Пионер-10», стартовавшей в марте 1972 г. и прошедшей на расстоянии от поверхности Юпитера, в 130 000 км, в декабре 1973 г.

«Пионер-11» был запущен позже и встретился с Юпитером в декабре 1974 г., а затем он проследовал к орбите Сатурна. Магнитное поле Юпитера противостоит межпланетному магнитному полю, создаваемому солнечным ветром. На их стыке скорость солнечного ветра падает вдвое, до 200 км/сек, а температура его поднимается от 10 000° до миллиона градусов. В результате подтвердилось, что Юпитер окружен мощными поясами частиц высокой энергии, в 10 000 раз более интенсивными, чем вокруг Земли. Эти пояса простираются до 2 1/2 млн. км. Вместе с тем приборы «Пионера-10» установили, что в атмосфере Юпитера содержится около 27% гелия. Он был обнаружен по свечению линий его спектра в наружных слоях атмосферы.

Наличие магнитных полей у Земли и у быстрее вращающегося Юпитера и отсутствие его у медленно вращающихся Луны, Венеры и Меркурия подтверждает гипотезу, что магнитное поле вызывается вращением и потоками в жидких ядрах планет, у которых они существуют.

Об атмосфере Сатурна и вообще о его природе можно сказать то же, что о Юпитере, с тем отличием, что он меньше изучен. Полосы на его диске малозаметны и радиоизлучение его еще не обнаружено.

Юпитер окружен свитой из 12 спутников. Среди них четыре наибольших резко выделяются среди остальных. Их открыл еще Галилей и вы их можете увидеть даже в бинокль. Все они обращаются, «повернувшись» к Юпитеру одной и той же стороной, как Луна относительно Земли, и по той же причине. Их вращение было заторможено приливным трением.

Из этих четырех спутников наибольшие III (Ганимед) и IV (Каллисто) – они побольше, чем Меркурий. Спутники I и II, Ио и Европа, раза в полтора меньше. По временам они проходят между Юпитером и Солнцем, и тогда их тени скользят по облакам планеты, а иногда они скрываются в тени Юпитера. Эти затмения галилеевых спутников Юпитера играли в прошлом большую роль. Наблюдая их, Рёмер в Дании в 1675 г. впервые установил конечность скорости распространения света и ее величину. Кроме того, сравнение моментов затмений, предвычисленных по гринвичскому времени, с моментами их, наблюденными по местному времени, долго служили для определения географических долгот местностей.

Диски спутников едва различимы в сильнейшие телескопы. Судя по спектру, у них нет атмосфер. Два наибольших спутника по своей массе могли бы иметь атмосферы из метана, но их расстояние от Солнца вызывает достаточное их нагревание, чтобы такие атмосферы не могли вокруг них удержаться.

У Ганимеда при таком же размере, как у Каллисто, яркость почти втрое больше. Это может быть вызвано тем, что он покрыт слоем белой, замерзшей углекислоты или других газов. Это подобие снега, которым перекладывают мороженое, – бывшая углекислая атмосфера Ганимеда, которую он был способен удержать. Лакомясь мороженым, вспоминайте иногда о далеком Ганимеде, стынущем в морозной дали межпланетных пространств.

Массы главных спутников, определенные по их взаимным возмущениям, известны не точно. Но если они не очень ошибочны, то плотности их невелики, а у Каллисто плотность в среднем получается даже 0,6. Возможно, что он состоит из замерзших газов. Замерзшие газы, по-видимому, покрывают поверхность и других спутников, так как они отражают солнечный свет гораздо л^чше, чем Луна.

С другой стороны, из данных, полученных «Пионером-10» о массе спутников, оказалось, что плотность спутника Ио равна 3,5 г/см3 (как у Луны).

Остальные 8 спутников Юпитера светятся в 1000, и даже в 100 000 раз слабее, чем главные спутники, и видны лишь на фотографиях, полученных сильнейшими телескопами. Это очень небольшие тела, и возможно, что они, как и спутники Марса, являлись в прошлом астероидами, которые «неосторожно» приблизились к могучему Юпитеру и были захвачены им в плен. В пользу такой возможности говорит и их большое расстояние от планеты и то, что три из них обращаются в направлении, обратном движению остальных спутников. Движение восьмого спутника неустойчиво. Возмущение со стороны Солнца сильно меняет его орбиту и за ним трудно следить, не подсчитав заранее, где же он должен быть виден в данное время.

Свита девяти спутников Сатурна несколько малочисленнее свиты Юпитера, но его главный спутник, Титан, немного больше главных спутников Юпитера и другие не так малы, как остальные спутники Юпитера. При этом Феба имеет обратное движение, а Титан, единственный из спутников в Солнечной системе, окружен атмосферой, состоящей из метана, быть может, с примесью аммиака.

Атмосферы Ио и Ганимеда сравнительно с ней ничтожны. Видимая нами яркость Япета меняется в пять раз, потому что одна его сторона гораздо светлее, чем другая. Все яркие спутники Сатурна, кроме Титана, обращаются, будучи повернуты к нему одной и той же стороной, как показали измерения их блеска в 1971 г.

Метеориты кольца Сатурна

Метеоритами, обнаруженными в Солнечной системе, являются не только те, которые падают на нашу собственную планету, но и те, которые постоянно кружатся около далекого Сатурна.

Замечательное тонкое кольцо, окружающее Сатурн, является, можно сказать, украшением не только его самого, но и украшением всей Солнечной системы. Для человека, в первый раз приникающего глазом к телескопу, после Луны – это, пожалуй, наиболее любопытное зрелище. Этим зрелищем и мы, и Сатурн обязаны метеоритам.

Однако понадобилось больше двух веков, чтобы разгадать природу этого исключительного и единственного образования в нашей Солнечной системе.

Галилей, направлявший свой телескоп то на одно, то на другое светило и почти всякий раз открывавший что-либо неожиданное и не укладывавшееся в рамки птолемеевых и средневековых представлений о Вселенной, был очень озадачен «поведением» Сатурна. В свой несовершенный телескоп, не дававший четких изображений и увеличивавший всего лишь в 30 раз, Галилей увидел по бокам Сатурна какие-то придатки. Что это за придатки, разглядеть ему никак не удавалось. Между тем Галилей видел в действительности «ушки» кольца, т. е. части кольца сбоку от планеты и темные промежутки, отделяющие кольцо от шара планеты. Эти промежутки внушили Галилею мысль, что у Сатурна по бокам находятся две меньшие планеты, нечто вроде спутников. Ведь открыл же он четырех спутников, сопровождающих Юпитер наподобие свиты. Нечто подобное может быть, вероятно, и у Сатурна, – думал Галилей, а рассмотреть кольцо, существование которого никто бы и придумать не мог, – было невозможно.

Рис. 60. Сатурн и его кольца

Кто из ученых, стоявших на пороге замечательного открытия, не трепетал, снедаемый двойственным чувством: ревнивой гордости и опасения грубой ошибки! Сообщить о поразительной новости, как говорится, «и хочется и колется».

Во времена Галилея ученые находили из этого положения такой выход. Обнародовалась шифрованная краткая запись об открытии, расшифровать которую, кроме автора, никто не мог. Проходило время, автор успевал проверить окончательно свое открытие и тогда расшифровывал свое предварительное загадочное сообщение, сохранив, таким образом, за собой первенство (приоритет). К этому способу прибег и Галилей, опубликовав такую шифрованную запись, называемую анаграммой:

Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras

Эти латинские буквы, переставленные в должном порядке, образовывали фразу на латинском языке (на котором тогда по преимуществу писали ученые всех стран), извещающую об открытии Галилея.

Нетерпеливый должен быть терпелив! Кто хочет поторопиться узнать об открытии, – переставляй эти буквы в разном порядке до тех пор, пока не получится осмысленная фраза! А кто поручится, что из этих же букв нельзя составить совершенно другую фразу?

В математике теория сочетаний позволяет сосчитать, сколько перестановок (с повторениями) можно сделать из этих 39 букв. Их число равно

39! / 5! 3! 2! 2! 5! 2! 4! 2! 3! 3! 4!,

что составляет 35-значное число! (Везде восклицательный знак после цифры означает произведение всех целых чисел от 1 до этого числа, например 39! означает: 1Х2Х3Х4Х... Х38Х39.)

Едва ли вы решитесь на попытку расшифровать эту запись! Но Кеплер, знаменитый современник Галилея, один из основоположников современной астрономии, решился. Прославленное терпение Кеплера, без которого он не мог бы открыть свои знаменитые законы движения планет, было беспримерно. И Кеплер расшифровал анаграмму Галилея (опустив 2 буквы) так:

Salve, umbistineum geminatum Martia proles.

В переводе на русский язык это означало:

«Привет вам, близнецы, Марса порождение»

и отражало предположение Кеплера, что у Марса должны быть два спутника, которые и открыл Галилей.

Кеплер думал, что у Марса, как планеты, находящейся между Землей с одним спутником и Юпитером с четырьмя спутниками, тогда только что открытыми, должно быть именно два спутника. Как известно, у Марса действительно обнаружили два спутника, но лишь 2 1/2 столетиями позднее, а у Юпитера их известно теперь уже не 4, а 13.

Увы, труд Кеплера оказался напрасным, ибо анаграмма Галилея, расшифрованная им позднее, после исключения 2 букв (а их он включил в тайнопись, чтобы труднее было догадаться) означала:

Altissimum planetam tergeminum observavi,

т. е.

«Высочайшую планету тройною наблюдал»,

так как Сатурн, как наиболее удаленная от Солнца планета среди тогда известных, назывался «высочайшей» планетой. Аллегорически Галилей писал еще, что Сатурна (названного так в честь дряхлого бога Времени и Судьбы) поддерживают по бокам двое служителей...

Увы, скоро служители покинули своего старца, так как через несколько уиет Галилей перестал видеть эти придатки и усомнился в своем открытии. Дело же заключалось в том, что в определенные периоды Сатурн на своем пути около Солнца поворачивается так, что его тонкое кольцо обращается к Земле своим ребром. Тогда оно не видно даже в самые сильные телескопы, а за несколько дней до «исчезновения» оно видно лишь, как тончайшая светлая игла, «пронзающая» шар Сатурна. В телескопы средней силы, а тем более в такой, какой был у Галилея, кольцо совершенно перестает быть видимо; кольцо, как говорят, исчезает.

Это выражение не раз вело к недоразумениям и, например, в 1921 г. ряд провинциальных газет напечатал сенсационное сообщение своих ретивых, но мало осведомленных корреспондентов о том, что «Кольцо Сатурна пропало!», т. е. разрушилось, а некоторые из них уже совсем от себя добавляли: «и осколки его летят к Земле, грозя столкновением».

Кольца Сатурна, «исчезая» каждые 15 лет, на самом деле нам не доставляют этим никакой неприятности, а наоборот, оказывают как бы любезность, позволяя обнаружить их крайнюю тонкость. Правильную модель кольца Сатурна мы получим, если вырежем из тончайшей бумаги кольцо около 30 cm диаметром.

В 1966 г. за девять месяцев Земля трижды пересекала плоскость Сатурнова кольца и оно исчезало, а дважды оно было видно своей теневой стороной, оставаясь узким. Следующий раз такое событие произойдет в 1980 г. Иногда кольцо поворачивается или, как говорят, раскрывается, так что оно все прекрасно видно, но никогда все же мы его не видим «плашмя», никогда его края благодаря проекции не принимают форму круга, каковыми они являются на самом деле.

Распознать кольцо Сатурна и объяснить изменения его вида удалось лишь лет через пятьдесят после Галилея голландскому ученому Гюйгенсу. Но и он, как Галилей, начал с опубликования анаграммы

Ааааааа, ссссс, d, eeeee, g, h, iiiiiii, 1111, mm, nnnnnnnnn, oooo, pp, q, rr, s, ttttt, uuuuu

и лишь через три года, окончательно убедившись в правильности своих первоначальных заключений, сообщил смысл этой загадочной группы букв:

Annulo cingitur, tenui, piano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato,

или

«Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

Позднее в кольце была обнаружена темная щель, концентричная с его краями, делящая кольцо на две части – внутреннюю и внешнюю, или на кольца «А» и «В». Она получила название щели Кассини, по фамилии ученого, впервые ее заметившего. Потом были обнаружены еще щель Энке, более узкая, и «креповое кольцо», самое внутреннее и едва светящееся. Поэтому часто говорят не о кольце, а о кольцах Сатурна.

Со временем стало выясняться, что кольцо Сатурна не сплошное, и не только в том смысле, что это не одно сплошное кольцо.

Не раз замечали, что через кольца просвечивают звезды и при этом почти не ослабляются в свете. Значит, в них много промежутков и весьма больших, через которые звезда светит как лампочка сквозь решетчатое окно. Кроме того, однажды видели, как один из спутников Сатурна погрузился в то место, где должна была располагаться тень колец. В тени внешнего яркого кольца спутник перестал быть видим, но в тени внутреннего кольца его яркость лишь слегка ослабилась. Значит, внутреннее кольцо довольно прозрачно, а во внешнем кольце просветов между частицами очень мало.

Рис. 61. Старинные зарисовки Сатурна

Теоретические исследования устойчивости кольца, подверженного притяжению Сатурна и притяжению открытых впоследствии спутников этой планеты, показали, что сплошное твердое или жидкое кольцо было бы разрушено этим тяготением. Оно не могло бы существовать, а раз так, то, очевидно, существующее кольцо состоит из отдельных небольших, но чрезвычайно многочисленных кусочков, – кусочков такого размера, какого бывают метеориты. К такого рода заключениям пришло несколько ученых, изучавших этот трудный математический вопрос.

Окончательно и бесспорно метеоритное строение кольца Сатурна доказали академик А. А. Белопольский и Килер (США). Замечательный ученый, один из основоположников астрофизики, Белопольский совершенно правильно рассудил, что спектральный анализ может тут сказать решающее слово. Если кольцо сплошное и вращается как твердое тело с одинаковой угловой скоростью, то линейная скорость вращения частиц кольца должна расти пропорционально их расстоянию от центра Сатурна. Если же кольцо состоит из отдельных метеоритов, то каждый из них должен двигаться около Сатурна независимо от других по своей собственной орбите, как маленький спутник планеты. В этом случае скорость их движения должна определяться законами Кеплера, и внутренние части кольца должны вращаться быстрее наружных.

Рис. 62. Изменение вида колец Сатурна

Смещение спектральных линий (по принципу Доплера) позволяет определить скорость источника света относительно наблюдателя. Один край сатурнова кольца приближается к нам при вращении, другой с такой же скоростью удаляется. Белопольский получил спектр от разных частей кольца и убедился в том, что действительно скорость внутренних частиц в кольце (20 км/сек) больше скорости наружных частиц (16 км/сек). Мало того, оказалось, что скорости частиц в зависимости от их расстояния от центра Сатурна меняются в точности, как это должно быть при движении по законам Кеплера: квадраты периодов их обращений пропорциональны кубам их расстояний от центра планеты.

В 1934 г. академик Г. А. Шайн в Симеизской обсерватории в Крыму вновь исследовал спектр Сатурна, но уже с другой целью. Его интересовал размер частиц сатурнова кольца, который непосредственно определить не удается. Ведь будь эти метеориты в несколько километров поперечником, их дисков на таком огромном расстоянии все равно не было бы видно. Они представляются просто светящимися точками, которые благодаря густоте своего расположения и многочисленности сливаются для нас в яркое и сплошное на вид кольцо.

Сравнение спектра кольца Сатурна со спектром Солнца показало, что между ними нет заметных различий, а это означает, что частички кольца должны быть во много раз больше длины световой волны, т. е. значительно больше тысячной доли миллиметра. Если бы они являлись пылинками, у которых размеры сравнимы с длиной световой волны, то из состава падающего на них солнечного света они рассеивали бы сильнее всего голубые лучи. В результате кольца Сатурна отражали бы голубые лучи лучше, чем остальные, их цвет был бы голубее цвета Солнца, и голубая часть спектра колец была бы ярче, чем в спектре Солнца. Так же как частицы такой мельчайшей пыли, ведут себя и молекулы воздуха. Это их свойство и придает небу голубой цвет, делает голубую часть спектра неба более яркой, чем в спектре Солнца, свет которого молекулы воздуха рассеивают и делают дневное небо светлым. По распределению энергии в спектре света, отраженного кольцом Сатурна, оно очень сходно с обыкновенным льдом, но не с замерзшей углекислотой. По-видимому, частички кольца покрыты слоем льда или даже состоят из него.

К сожалению, из упомянутых данных нельзя определить наибольшую возможную величину частиц сатурнова кольца, – нет ли среди них таких, которые подобны обычным метеоритам, падающим на Землю, или даже таких, которые по своей величине сравнимы с мелкими астероидами. Изучение изменения яркости колец в зависимости от угла, под которым мы на них смотрим, приводит к выводу, что среди составляющих их частиц большинство отбрасывает довольно длинные тени и, следовательно, имеет размеры скорее порядка размеров метеоритов, чем размеров метеоров.