Текст книги "Вселенная полна загадок"

Автор книги: Феликс Зигель

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 17 страниц)

ЗАГАДКИ ВЕНЕРЫ

Наша соседка в мировом пространстве – планета Венера является после Солнца и Луны самым ярким небесным светилом. В те периоды, когда блеск Венеры достигает максимума, она становится в тринадцать раз ярче Сириуса, и тогда предметы, освещенные Венерой, отбрасывают заметную тень. Вызывая восхищение своим необычайным блеском, Венера в то же время разочаровывает тех, кто смотрит на нее в телескоп.

Правда, в поле зрения телескопа виднеется узенький серпик, напоминающий крохотную Луну. Но, увы, при всех фазах Венеры ее видимая поверхность представляется равномерно белой с наблюдающимися иногда неясными сероватыми пятнами. Попытки составить карту поверхности Венеры, подобную, например, картам Марса или Луны, неизменно оканчивались неудачей. Сероватые пятна, виднеющиеся на Венере, не обнаруживают никаких признаков постоянства. Создать карту Венеры оказалось так же трудно, как, например, нарисовать карту земного неба с бегущими по нему облаками.

Фазы Венеры и ее внешний вид.

Венера окутана плотной облачной атмосферой. Подобно земным облакам, облака Венеры отражают значительную долю падающих на них солнечных лучей. Этим и объясняется как необычный блеск Венеры, так и: ее ярко-белая окраска.

Атмосфера Венеры действительно обширна и плотна. Она сильно рассеивает солнечные лучи, чем объясняется общеизвестное явление удлинения рогов Венеры. В те дни, когда Венера максимально сближается с Землей, становясь между нашей планетой и Солнцем, удается иногда наблюдать блестящий ободок вокруг почти полностью темного диска планеты. Это светится атмосфера Венеры, рассеивающая пронизывающие ее солнечные лучи.

Наличие атмосферы вокруг Венеры вполне естественно. Ведь наша небесная соседка по размерам и массе лишь немногим уступает Земле. Поперечник Венеры равен 12 600, у Земли – 13 670 километрам, а ее масса составляет 0,82 массы земного шара. Из количества вещества, образующего Землю, можно было бы «слепить» не только планету, равную Венере, но и, кроме того, еще около семнадцати шаров, по массе равных Луне.

Хорошо известно, чему равен год Венеры: эта планета обходит Солнце на расстоянии 108 миллионов километров за двести двадцать пять земных дней. Но о скорости вращения Венеры вокруг ее оси ничего определенного сказать нельзя. Виновата в этом атмосфера Венеры. Сквозь нее не видно ни одной детали, относящейся к твердой поверхности планеты, по смещению которой можно было бы определить продолжительность суток на Венере.

Не помог в этом и спектральный анализ. При наблюдении краев диска Венеры никаких кажущихся смещений спектральных линий, вызываемых движением наблюдаемого объекта, не обнаружено. Учитывая точность современных спектральных приборов, можно отсюда сделать вывод, что продолжительность суток на Венере, во всяком случае, больше трех недель.

Одно время думали, что Венера, подобно Меркурию, постоянно обращена к Солнцу одной стороной, иначе говоря, что сутки на Венере равны ее году. Но такому выводу противоречат данные о температуре на дневном и ночном полушариях Венеры.

По детальным измерениям, выполненным на обсерватории Маунт-Вильсон (США), оказалось, что и днем и ночью верхние, слои атмосферы Венеры имеют почти одинаковую температуру, близкую к плюс 40 градусам по Цельсию. Это сглаживание ночных и дневных температур может быть вызвано только сравнительно быстрым вращением Венеры вокруг оси, при котором теплоотдача, уравновешиваясь с поглощением тепла, обеспечивает тем самым некоторый постоянный температурный режим.

Пепельный свет Венеры.

Продолжительность суток на Венере является первой ее загадкой.

До 1927 года Венера считалась двойником Земли. Полагали, что за облачным покровом Венеры на ее поверхности скрыт какой-то органический мир, а окружающая планету атмосфера во всем похожа на воздушную оболочку Земли. Но в 1927 году наступило первое разочарование. С помощью 100-дюймового телескопа обсерватории Маунт-Вильсон астроном Росс получил серию снимков Венеры сквозь различные светофильтры. Росс ожидал, что неясные серые пятна в атмосфере Венеры будут лучше всего видны в желтых, красных и инфракрасных лучах. Ведь именно такие светофильтры и употребляют фотографы для съемки далеких земных пейзажей.

Результат, однако, оказался неожиданным. На снимках в инфракрасных лучах Венера выглядела совершенно так же, как и при наблюдениях без светофильтра. Зато снимки в ультрафиолетовых лучах резко выделялись невидимыми глазом темными и светлыми пятнами изменчивых очертаний. Несомненно, это были какие-то атмосферные образования, причем, по мнению Росса, белые пятна представляют собой облака, а разделяющие их темные пятна – прорывы в облаках. Правда, в эти прорывы виднелись лишь нижние слои более темных облаков, а загадочная поверхность Венеры по-прежнему оставалась закрытой.

Росс надеялся пробиться сквозь облачный океан Венеры с помощью инфракрасных лучей, но неожиданно гораздо лучшим «буром» оказался ультрафиолетовый светофильтр. Значит, атмосфера Венеры по своим свойствам сильно отличается от атмосферы Земли.

Окружающий нас воздух подчиняется так называемому закону Рэлея – наиболее интенсивно он рассеивает синие и фиолетовые лучи. В атмосфере Венеры закон Рэлея не действует. Это означает, что солнечные лучи рассеиваются в ней иначе, чем на Земле.

За тридцать с лишком лет, прошедших с момента описанного открытия, ряд астрономов пытался разобраться в оптических свойствах атмосферы Венеры. Особенно подробные исследования были проведены советскими астрономами профессорами Η. П. Барабашовым и В. В. Соболевым. Общий вывод из этих работ таков: рассеяние света в атмосфере Венеры производится множеством сравнительно крупных твердых частиц, то есть какой-то пылью неизвестной природы. Удивительно, что эти данные относятся к самым верхним слоям атмосферы Венеры, которые, таким образом, в отличие от соответствующих слоев земной атмосферы оказались сильно запыленными.

Спектральный анализ, примененный к атмосфере Венеры, внес пока мало ясности в решение ее загадок. Ведь солнечные лучи, отражаясь от сплошного облачного покрова Венеры, позволяют узнать состав только самых верхних слоев ее атмосферы. Природа же нижних ее слоев и тем более поверхности Венеры остается неизвестной. И все-таки изучение спектра Венеры привело к важным открытиям.

Еще в 1932 году было установлено, что атмосфера Венеры исключительно богата углекислым газом. Только в верхних ее слоях этого газа почти в четыреста раз больше, чем во всей земной атмосфере. Зато, несмотря на неоднократные попытки, ни кислорода, ни водяного пара обнаружено не было. В полученных до сих иор спектрограммах нет ни малейших следов присутствия этих газов.

В 1953 году на Крымской астрофизической обсерватории астроном Н. А. Козырев получил высококачественные снимки спектра Венеры, на которых удалось рассмотреть полосы, принадлежащие ионизированному азоту.

Огромное количество углекислоты, азот при практически полном отсутствии водяных паров и кислорода – вот, собственно, все, что нам известно о составе атмосферы Венеры.

Как же тогда объяснить необычную облачность этой атмосферы? Можно ли при тех неожиданных выводах, к которым привел спектральный анализ, считать облака Венеры скоплением мельчайших водяных капелек, как и земные облака?

Мнения астрономов здесь разделяются. Английский астроном Вильдт считает, что облака Венеры состоят не из капелек воды, а из кристалликов формальдегида, образующегося при соединении под действием ультрафиолетовых лучей углекислого газа и водяных паров.

Чистый газообразный формальдегид бесцветен. Однако при добавлении к нему даже небольших примесей воды мгновенно возникают блестящие облака. Составляющие их молекулы образуют капли обычной пластмассы.

Мы привыкли к пластмассовым изделиям, мы ценим их высокие качества, но, право же, трудно представить себе пластмассовые дожди, превратившие за миллионы лет поверхность Венеры в сплошную пластмассовую корку!

В научно-фантастическом романе польского писателя Станислава Лема «Астронавты», изданном на русском языке в 1957 году, увлекательно описывается путешествие на Венеру.

Прибыв на соседнюю планету, отважные астронавты убеждаются, что гипотеза Вильдта соответствует действительности– глазам предстает необычный пластмассовый мир!

К сожалению, выводы Вильдта далеко не бесспорны. Во-первых, в процессе образования формальдегида должен выделяться свободный кислород (С0₂ + Н₂0 = СН₂ + 30). Почему же, в таком случае, в спектре Венеры отсутствуют линии этого газа?

Во-вторых, никаких следов водяных паров, столь необходимых для образования формальдегида, также не обнаружено.

В-третьих, наконец, ни в одном из полученных до сих пор спектров Венеры нет и следов формальдегида, который, если верить Вильдту, должен быть основной составляющей частью атмосферы Венеры.

Последнее обстоятельство Вильдт объясняет тем, что при сравнительно низкой температуре верхних слоев атмосферы Венеры формальдегид очень плохо испаряется и потому не может быть найден. Однако два первых возражения полностью сохраняют свою силу.

В 1956 году французский астроном Довилье опубликовал работу, в которой пытается доказать, что облака Венеры состоят из нитрита аммония (NH₄NО₂), который возникает под действием электрических разрядов при соединении азота и воды (Ν₂ + 2Н₂0 = NH₄N0₂). Однако если считать возможными грозовые явления в атмосфере Венеры, то возникают сомнения, откуда могут браться пары воды, наличие которых на Венере спектральный анализ упорно отрицает.

Многим астрономам «химические» облака, вроде облаков из формальдегида, кажутся чем-то настолько противоестественным, что они пытаются все же снова вернуться к гипотезе обычных, водяных облаков.

В спектре Венеры нет следов водяных паров – с этим фактом трудно спорить. Но, с другой стороны, еще в двадцатых годах текущего века французский астроном Лио заметил, что отражательные свойства облаков Венеры (точнее говоря, так называемая поляризация ими солнечного света) весьма сходны с такими же свойствами земных облаков. Основываясь на этом, американские астрономы Уиппл и Мензел в 1952 году выступили с гипотезой, что поверхность Венеры сплошь покрыта водным океаном. Действительно, если облака Венеры состоят из водяных капелек, а на ее поверхности имеются и суша и океаны, то в таком случае влажные горные породы, соприкасающиеся с атмосферой, поглотили бы из нее практически весь углекислый газ. Между тем факты говорят об обратном – углекислоты в атмосфере Венеры очень много. Отсюда Уиппл и Мензел приходят к заключению, что на поверхности Венеры нет ни малейшего клочка суши. Густые серые тучи, никогда не пропускающие прямые солнечные лучи, несутся над, в буквальном смысле слова, безбрежным сплошным океаном.

Слабость этой гипотезы очевидна. Она держится на произвольном допущении, что на Венере есть вода. Между тем при полном отсутствии воды углекислый газ так же сохранится в атмосфере, как и при сплошном водном океане.

Сплошная суша или сплошной океан одинаково хорошо объясняют обилие углекислоты в атмосфере Венеры. Но так как в ее спектре нет следов водяных паров, то скорее следует отдать предпочтение «сухой» гипотезе.

Убедившись в бесплодности попыток пробиться сквозь облачный слой Венеры, астрономы исследуют распределение яркости по видимому диску планеты. Много подобных наблюдений было проведено на Харьковской обсерватории Η. П. Барабашовым и его сотрудниками.

При наблюдениях Венеры через красные и желтые светофильтры неожиданно выяснился один интересный факт. Оказывается, максимум яркости приходится на те участки диска Венеры, для которых угол отражения солнечных лучей равен углу их падения. Иначе говоря, здесь по-видимому, проявился зеркальный эффект поверхности Венеры, так как газовая атмосфера зеркальными свойствами обладать не может. Значит, на поверхности Венеры есть какие-то оранжевые или красноватые пред меты, которые сравнительно сильно отражают солнечные лучи. Что же это за предметы?

Известный советский исследователь планет Г. А. Тихов полагал, что на Венере существует богатый растительный мир. Однако оптические свойства растений Венеры должны сильно отличаться от оптических свойств растений Земли. На поверхности Венеры очень жарко – температура там, вероятно, близка к 50–60 градусам по Цельсию. Близость Венеры к Солнцу, густой облачный покров, играющий роль одеяла, создают на ее поверхности, по мнению Г. А. Тихова, оранжерейный климат. Поэтому растения Венеры должны иметь не зеленую, а оранжевую и красноватую окраску. Благодаря этому они отражают оранжевые и красные лучи, несущие им совершенно излишний избыток тепла. Кстати сказать, подобную окраску имеют некоторые водоросли, живущие в горячих земных источниках.

Красные леса, оранжевые луга – что, казалось бы, может быть более фантастичным! Однако открытие, сделанное на Харьковской обсерватории, заставляет с полной серьезностью отнестись к гипотезе Г. А. Тихова. Быть может, сквозь облачную мутную атмосферу Венеры мы действительно уловили лучи, отраженные ее оранжевокрасными растениями.

Обилие гипотез всегда является признаком недостатка достоверных знаний. В самом деле, как противоречивы картины соседнего мира, рисуемые современными астрономами! Пластмассовая планета с океанами, материками и даже облаками из этого столь прозаичного в земной обстановке материала, или мир, иллюстрирующий библейскую легенду о всемирном потопе, или, наконец, почти экзотический «рай» с оранжево-красными пейзажами. Какая из всех этих картин соответствует действительности?

За облачным покровом Венеры скрыт таинственный мир, загадки которого еще далеки от разрешения.

Что они будут раскрыты, в этом нет сомнения. Ведь некоторые из загадок Венеры ныне успешно решены.

Такова, например, история изучения пепельного света Венеры. В современные телескопы сравнительно легко обнаружить это странное свечение неосвещенной части диска Венеры, напоминающее пепельный свет Луны. Но последнее явление давно объяснено. Пепельный свет Луны вызывается Землей, освещающей эту часть лунной поверхности.

Что же освещает поверхность Венеры? Ведь Венера не имеет спутников, и попытки их обнаружить всегда кончались неудачей. Значит, пепельный свет Венеры должен иметь иную природу.

В прошлом веке не было недостатка в гипотезах, пытающихся объяснить этот факт. Некоторые даже считали, что пепельный свет – это иллюминация, которую устраивают разумные обитатели Венеры.

Однако нет необходимости прибегать к помощи «венериан». Перед нами, по-видимому, свечение верхних слоев атмосферы Венеры, вполне похожее на знакомые нам полярные сияния. Венера ближе к Солнцу, чем Земля, а потому и воздействие Солнца на ее атмосферу более значительно. Яркость ночного неба Венеры должна в десятки раз превышать яркость ночного неба Земли. Не исключено, что это холодное свечение атмосферных газов мы и наблюдаем с расстояния в сотни миллионов километров.

И все-таки Венера – мир загадок. Некоторые наблюдали на ее диске подобие полярной шапки, образующее выступ на краю диска. Но как может быть видна полярная шапка сквозь непроницаемо густую атмосферу? Другие уверяли, что им удалось рассмотреть какие-то устойчивые детали на твердой поверхности Венеры. Наконец, совсем недавно, 27 мая 1954 года, один английский астроном наблюдал вблизи северного рога Венеры звездоподобную точку, сравнительно быстро перемещающуюся в западном направлении. Немного ранее, в апреле того же года, другой астроном увидел несколько световых вспышек на краю освещенной части Венеры.

Что можно сказать об этих фактах? Только одно: Венеру нужно изучать. Ее тайны должны быть раскрыты.

ЧЕТЫРЕ ГИГАНТА

За поясом малых планет, как бы подчеркивая великое разнообразие, на которое способна природа, следуют четыре гиганта солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Наибольшим из них является Юпитер, по объему превосходящий Землю в тысячу триста раз. За ним следует Сатурн, из вещества которого можно было бы вылепить семьсот шестьдесят земных шаров.

Замыкают группу этих удивительных планет два гиганта-близнеца Уран и Нептун. Поперечник второго из них всего на 3827 километров больше диаметра Урана, а по объему любая из этих планет превосходит Землю в десятки раз.

Самым доступным и самым исследованным из этих гигантов является Юпитер. Это объясняется как его исполинскими размерами, так и сравнительной близостью к Земле. Но изученность эта характеризуется скорее количеством известных фактов, чем их объяснением.

Детали на поверхности Юпитера были впервые замечены еще в 1633 году современником Галилея, астрономом Фонтана. Они имели вид коричневато-серых полос, тянущихся параллельно экватору планеты. С тех пор – уже четвертый век – поверхность Юпитера непрерывно наблюдается, и в наши дни эта гигантская планета считается одним из наиболее доступных и интересных объектов для начинающих любителей астрономии.

Действительно, даже в небольшие современные телескопы поверхность Юпитера кажется испещренной полосами и пятнами. Эти детали на редкость непостоянны. Их окраска, интенсивность, размеры, расположение непрерывно меняются. И все же в этом хаосе явлений можно уловить некоторый порядок.

Прежде всего, большие полосы всегда располагаются параллельно экватору Юпитера. Обычно различают две экваториальные и две умеренные полосы, которые в районе полюсов Юпитера граничат с его сероватыми полярными шапками. Оговоримся, что такая классификация достаточно условна. Бывают периоды, когда некоторые из полос становятся невидимыми, тогда как другие приобретают максимальную интенсивность В иные годы полосы разделяются, дробятся. Их границы почти никогда не бывают ровными, и нередко можно наблюдать, как соседние полосы смыкаются друг с другом сероватыми мостами.

Давно известно, что на видимой поверхности Юпитера мы наблюдаем атмосферные явления – точнее говоря» движение и изменения облаков различных газов, входящих в состав его огромной атмосферы.

На Юпитере виднеется красное пятно.

Если бы мы смогли взглянуть на Землю с Луны, то в некоторой степени наша планета напоминала бы собой Юпитер. Изменчивые полосы земных облаков располагались бы в общем параллельно земному экватору, хотя большого постоянства в земной облачности мы бы не обнаружили.

Тем удивительнее то, пожалуй, единственное постоянное образование, которое наблюдается в атмосфере Юпитера и известно под названием красного пятна.

Красное пятно было впервые замечено в 1664 году французским астрономом Кассини. С тех пор размеры и форма пятна заметно не менялись. Зато интенсивность красного пятна и его окраска изменяются в значительных пределах.

В 1870 году красное пятно стало особенно ярким. Подобно исполинской кляксе красных чернил, оно выделялось на фоне остальной поверхности Юпитера. Начиная с 1882 года его интенсивность начала постепенно уменьшаться, и в настоящее время красное пятно поблекло настолько, что его трудно различить даже в хорошие инструменты, хотя наибольший поперечник этого загадочного образования в четыре раза превышает поперечник Земли.

Многие наблюдатели свидетельствуют о том, что красное пятно оказывает какое-то отталкивательное действие на другие образования в атмосфере Юпитера. Облака, составляющие южную умеренную и южную экваториальную полосы, перемещаются с несколько иной скоростью, чем красное пятно. И вот, соприкоснувшись с ним, облачные потоки всегда огибают его с севера или с юга, но никогда не проходят прямо над пятном. Обойдя таким образом пятно, оба потока затем снова сближаются подобно струям воды, обтекающим огромный камень.

Замечено, что чем ярче окраска красного пятна, тем больше его отталкивательное воздействие. При уменьшении яркости пятна оно начинает затягиваться какой-то белесоватой пеленой, которая ныне почти полностью скрыла от нас этот таинственный объект.

Не менее странным образованием является так называемое Большое тропическое возмущение. Оно, обладая, как и красное пятно, редким для Юпитера постоянством, наблюдается в виде сероватой вуали, соединяющей южную экваториальную и умеренную полосы. Протяженность Возмущения очень велика – оно занимает почти 90 градусов по долготе, что в земных единицах длины близко к 100 тысячам километров.

Эта однородно серая вуаль, двигаясь значительно быстрее красного пятна, примерно каждые два года приходит с ним в соприкосновение. Но удивительное дело, своеобразное соперничество двух загадочных образований всегда заканчивается в пользу красного пятна. Темное вещество вуали никогда не проходит над пятном, оно всегда разделяется на два потока, охватывающих пятно с севера и с юга. Обойдя таким образом неуязвимое красное пятно, вуаль снова превращается в сплошной серый покров и продолжает как ни в чем не бывало прежнее движение.

Справедливость требует, однако, заметить, что, обтекая пятно, вуаль несколько изменяет скорость его движения. При этом к югу и к северу от пятна она принимает хаотические очертания, и на ее фоне появляются какие-то маленькие черные пятнышки, иногда объединенные в цепочки.

Бывали случаи, когда в атмосфере Юпитера возникали и другие загадочные образования. В частности, 24 февраля 1956 года чехословацкие астрономы заметили в южном тропическом поясе Юпитера новое огромное серое пятно, которое внешне напоминает красное пятно. Будущие наблюдения покажут, обладает ли новое пятно тем постоянством и теми удивительными свойствами, которые характерны для его красного предшественника.

На поверхностях других гигантских планет деталей видно значительно меньше. Правда, на Сатурне неоднократно наблюдались полосы и пятна, сходные с теми, которые видны на Юпитере. Но обнаружить их труднее, видны они хуже.

В 1933 году на поверхности Сатурна неожиданно возникло колоссальное белое пятно, растянувшееся через год в белую экваториальную полосу. По-видимому, атмосферные явления на Юпитере и на Сатурне различаются лишь по масштабам, но не по существу.

То же можно сказать и о еще более далеких Уране и Нептуне. На поверхности Урана уже давно были замечены слабые полосы, параллельные его экватору. Что же касается Нептуна, то его видимая поверхность долгое время казалась почти лишенной каких-либо подробностей. Только несколько лет назад удалось отчетливо рассмотреть сероватые полосы, тянущиеся параллельно экватору наиболее далекой из гигантских планет.

Астрономы, изучающие большие планеты, находятся в незавидном положении. Они вынуждены выступать пока главным образом в роли регистраторов фактов, коллекционеров разнообразных, подчас загадочных явлений.

Теории, которая бы полностью объясняла все странности планет-гигантов, не существует. Однако благодаря недавним работам советских астрономов В. Г. Фесенкова, А. Г. Масевич и других мы теперь в общих чертах можем представить себе природу и строение этих тел солнечной системы.

Схема строения Юпитера.

Давно сложилось мнение, что планеты-гиганты представляют собой неостывшие тела. Трудно было иначе понять, почему в их атмосферах происходят необычайно сложные процессы. Воображение рисовало огненно-жидкую поверхность неостывшей планеты или, скорее, полусолнца, над которой в стремительном вихре мчатся облака раскаленных газов. Эта волнующая наши чувства картина была хладнокровно разрушена еще в 1914 году, когда непосредственные измерения температуры атмосферы Юпитера привели к выводу, что последняя близка к минус 140 градусам по Цельсию. Дальнейшие измерения только подтвердили это заключение. Представление о планетах-гигантах как об «огнедышащих» планетах перешло в область истории. Факты надо было объяснить как-то иначе.

С тех пор предпринимались неоднократные попытки построить теоретические схемы или модели больших планет. В последнее время наибольшей популярностью пользовалась гипотеза уже известного нам Вильдта.

По его расчетам, планеты имеют сравнительно небольшие твердые ядра, покрытые сплошными ледяными слоями затвердевших газов, над которыми простирается газообразная атмосфера.

Как показали исследования А. Г. Масевич, модели Вильдта явно ошибочны. При своих расчетах Вильдт не учитывал тех колоссальных давлений в недрах больших планет, которые неизбежно должны сказаться на состоянии заключенных в них веществ. Картина получится совершенно иная, если учесть эти давления, которые, по расчетам Н. А. Козырева, достигают в центре Юпитера чудовищно большой величины – 70 миллионов атмосфер.

До недавнего времени было неясно, как ведет себя вещество при таких сверхвысоких давлениях. Однако в последние годы были в лабораторной обстановке получены давления в сотни тысяч атмосфер. Результаты этих опытов сильно помогли в тех теоретических расчетах, которые произвела А. Г. Масевич.

Внутреннее строение планеты можно узнать, если известны величина ее сплюснутости (то есть ее форма) и скорость вращения вокруг оси. Эти данные, как и величину массы планеты, можно сравнительно легко получить из наблюдений.

Оказывается, чем однороднее планета, тем более сплющенной она должна быть. Иначе говоря, наблюдения могут указать на степень неоднородности данной планеты. Кроме того, наблюдая, каким образом атмосфера Юпитера при движении по небу планеты постепенно закрывает какую-нибудь из звезд, можно вычислить средний молекулярный вес газов этой атмосферы.

С помощью спектрального анализа уже давно установлено, что в атмосферах больших планет в изобилии встречаются метан (СН₄) и аммиак (NH₃). Значит, большие планеты очень богаты водородом, который должен существовать там не только в соединениях с другими химическими элементами, но и в чистом, свободном состоянии. Действительно, в самое последнее время в спектрах Урана и Нептуна удалось обнаружить полосы свободного водорода. В спектрах Юпитера и Сатурна этих полос не найдено, что, возможно, объясняется маскирующим действием атомов гелия. Как показывают опыты, если к чистому водороду примешать гелий в количестве втрое большем, то характерные для водорода полосы в его спектре очень сильно ослабляются.

Средняя плотность планет-гигантов, получаемая делением массы планеты на ее объем, оказывается очень небольшой. У Юпитера она равна 1,34, у Сатурна 0,71, у Урана 1,47 и у Нептуна 1,58 (плотность воды принимается за единицу). Иначе говоря, средняя плотность этих странных планет близка к плотности воды, а у Сатурна она даже меньше единицы. Если бы существовал исполинский водный бассейн, куда можно было бы бросить Сатурн, то эта наименее плотная из планет не пошла ко дну, а стала бы плавать, как наполненный воздухом резиновый мяч!

Таким образом, информация, получаемая нами из самых различных источников, приводит к единому выводу– планеты-гиганты должны в основном состоять из наиболее легкого химического элемента – водорода.

Мы не будем описывать весь ход исследования, проведенного А. Г. Масевич. Математические методы, ею примененные, не могут быть изложены в простой и доступной форме. Укажем только на те результаты, к которым пришла советская исследовательница планет.

Юпитер почти полностью состоит из водорода, количество которого составляет 85 процентов его массы. Остальные 15 процентов приходятся на долю гелия и других, более тяжелых элементов.

Проникая с поверхности Юпитера в глубь планеты, мы сначала пройдем через атмосферу, состоящую преимущественно из молекулярного водорода. Эта область занимает по протяжению 0,14 радиуса Юпитера.

На глубине около 10 тысяч километров совершается резкий скачок плотности. Благодаря колоссальному давлению вышележащих слоев, достигающему на этой глубине 700 тысяч атмосфер, электроны покидают свои атомы и водород из молекулярного превращается в атомарный. Смесь протонов и электронов при этом образует так называемую металлическую фазу водорода. Металлический водород вдвое плотнее обычного, молекулярного водорода.

Продвигаясь дальше в глубины планеты, мы заметим, что плотность вещества непрерывно возрастает и на глубине около 50 тысяч километров наступает новый, второй скачок плотности. Мы вступаем здесь в область центрального ядра планеты, которое должно состоять из смеси водорода с более тяжелыми элементами.

Есть ли у Юпитера твердое ядро, подобное ядру Земли или других похожих на нее планет? В этом можно сомневаться. Давление в центральных частях Юпитера так велико, а процентное содержание тяжелых элементов так мало, что скорее всего Юпитер полностью состоит из газов. Правда, в центре Юпитера плотность этого газа в семнадцать раз больше плотности воды и в два с лишним раза больше плотности железа. Но ведь давно известны целиком газообразные звезды – «белые карлики», плотность вещества которых еще больше.

Если бы масса Юпитера стала раз в пять большей, то Юпитер превратился бы в обычную звезду с весьма длительно «работающими» источниками атомной энергии. Солнечная система представляла бы тогда систему двух звезд – Солнца и Юпитера.

Однако и при той массе, которой он обладает, Юпитер, возможно, имеет в центре весьма высокую температуру. По подсчетам Н. А. Козырева, она может быть близка к 150 тысячам градусов.

Сказанное о Юпитере относится и к другим гигантским планетам. Их строение и природа должны быть весьма сходны с природой Юпитера.

Трудно сейчас сказать, какие причины вызывают постоянные стремительные изменения в атмосферах этих странных планет. Если источником энергии здесь служит внутреннее тепло, то почему же их атмосферы так холодны?

Так же неясен вопрос о природе загадочных образований вроде красного пятна или Южного тропического возмущения. Яркая окраска деталей видимой поверхности больших планет говорит о наличии в их атмосферах, кроме водорода и его соединений, каких-то других, «красящих» веществ, может быть, металлического натрия.