Колумбы Вселенной

Удивлённые учёные сделали неизбежный вывод, что Уран окружён девятью кольцами – тонкими, как струны, и очень непохожими на широкие кольца Сатурна. Теоретики стали ломать головы: как возникли такие узенькие колечки и что удерживает их от расплывания?

Одни астрономы придерживались гипотезы «дымного следа»: в кольцах сидят небольшие спутники, которые «дымят» и оставляют за собой узкую полосу.

– Как след в небе после самолёта? – спросил Андрей.

– Примерно так. Согласно этой гипотезе, внутри колец Урана должно было существовать девять (!) неоткрытых спутников.

Два американских теоретика выдвинули гипотезу, по которой каждое узкое кольцо было зажато между парой спутников-«пастухов», которые «пасут» частицы кольца своими гравитационным полями, как кнутами, и не дают им разбредаться. Значит, подсчитали американцы, внутри зоны колец может находится до 18-ти спутников. Эта гипотеза завоевала максимальное количество сторонников, потому что на внешнем краю колец Сатурна «Вояджеры» уже нашли узкое колечко, очень похожее на урановское и окружённое двумя спутниками-«пастухами» – Пандорой и Прометеем.

Ещё одну модель предложили два московских теоретика, предположивших, что невидимые спутники должны располагаться не внутри зоны колец, а снаружи – между кольцами и спутником Мирандой, самым близким из известных тогда пяти спутников Урана. Образование и стабильность колец должно было контролироваться такими спутниками издали, с помощью резонансов.

– Это что ещё за зверьки? – не поняла Галатея.

– Если частицы кольца вращаются вокруг планеты за десять часов, а спутник совершает оборот за двадцать часов, то учёные называют такое соотношение резонансом 1: 2. Пусть частица, двигаясь по эллиптической траектории вокруг планеты, встречает в верхней точке своей орбиты внешний спутник, который притягивает к себе частицу. Если орбиты частицы и спутника находятся в резонансе 1: 2, то в каждый свой второй пролёт по верхней части орбиты частица встретится со спутником. В результате таких встреч – всегда в одном месте орбиты – влияние резонансного спутника быстро накапливается. Под воздействием резонансного спутника орбита частицы может, например, вытянуться, увеличивая свою эллиптичность.

– Раскачиваясь на качелях, ты используешь для этого резонанс 1: 1, – блеснул эрудицией Андрей. – Это когда период движений твоего тела совпадает с периодом самих качелей.

– Умный, да? – покосилась на него Галатея.

– Московские учёные открыли, что каждая пара колец Урана имеет два резонанса с внешней пустой орбитой между кольцами и Мирандой.

– Это как? – спросила Галатея, наморщив лоб.

– Если период обращения частиц одного кольца 6 часов, а другого – 8 часов, то у этих двух колец есть общая внешняя резонансная орбита с периодом в 12 часов, которая с одним кольцом имеет резонанс 6: 12 = 1: 2, а со вторым 8: 12 = 2: 3.

Советские теоретики в 1985 году опубликовали статью, в которой утверждали, что на этих, ещё пустых, резонансных орбитах «Вояджер-2» и должен найти новые спутники Урана. Всего московские теоретики сумели вычислить радиусы орбит шести таких невидимых спутников.

Когда «Вояджер-2» пролетел возле Урана 24 января 1986 года, то действительно открыл возле планеты десять ранее неизвестных спутников. Только один, самый маленький, спутник забрался внутрь зоны колец, отчего самое внешнее из колец Урана оказалось окруженным спутниками-«пастухами». Остальные девять спутников располагались именно там, где и предполагали московские теоретики, – между Мирандой и кольцами. Например, согласно расчетам, самый дальний из предсказанных спутников должен иметь орбиту в 66 450 км. «Вояджер-2» действительно открыл на орбите в 66 100 км крупный спутник диаметром в 140 километров. Его назвали Порция – в честь умной героини одной из пьес Шекспира.

За предсказание системы новых спутников Урана двое советских учёных получили Государственную премию СССР. Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии, отметил: «Это, по-видимому, второй случай в истории астрономии предсказания орбит новых небесных тел на основании теоретических расчетов (после происшедшего 140 лет назад вычисления Леверье и Адамсом орбиты неизвестной планеты, открытой затем в 1846 году Галле и названной Нептуном)».

Нептун тоже оказался планетой, полной сюрпризов. Вокруг Нептуна «Вояджером-2» были найдены «арки», нанизанные на прозрачное кольцо, как связка сосисок. Управляет расположением и устойчивостью этой связки арок спутник Нептуна – Галатея. Крупнейший спутник Нептуна, Тритон, примечателен тем, что вращается вокруг планеты в обратном направлении. Тритон обладает полярной шапкой из застывшего азота, из которой весной бьют многочисленные гейзеры жидкого азота.

– Словно фонтаны из земли? – спросила Галатея.

– Да, но только очень мощные – ведь высота гейзеров на Тритоне достигает восьми километров!

– Эх, хотел бы я попасть на экскурсию по Тритону!.. – мечтательно сказал Андрей.