Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной

Этот эффект становится действительно заметным, вплоть до ужасающей степени, если вы приближаетесь к черной дыре. В фильме «Интерстеллар» несколько астронавтов спускаются к планете Миллер, сплошь покрытой океаном, которая вращается вокруг черной дыры Гаргантюа. Один астронавт остается на борту космического корабля. Исследователи находятся на планете меньше суток, но из-за близости к черной дыре каждый час на этой планете равен семи годам на космическом корабле. Когда они возвращаются, член экипажа, оставшийся на борту, рассказывает, что прошло 23 года. Родители на Земле умерли. Дети стали взрослыми. Это не просто научная фантастика: гравитация действительно могла бы иметь такой ужасающий эффект в реальной жизни.

Между этими двумя крайностями – черными дырами, искажающими ход времени, и мной, разливающим повсюду кофе, – есть золотая середина. Луна, возможно, не столь уж массивна по сравнению с Землей, но она достаточно велика и достаточно близка к нашей планете, чтобы ее гравитация воздействовала на океаны, создавая приливы и отливы. Солнце благодаря своему огромному размеру тоже помогает создавать приливы и отливы на Земле, но главную роль здесь играет Луна.

Можно подумать, что для приливов нужна вода, но на Ио она давно канула в небытие. 2 марта 1979 года было опубликовано исследование [7] под руководством Стэнтона Пила из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, в котором объясняется, что отсутствие воды не имеет значения. На Ио есть приливы, потому что она не одинока. Орбита Ио находится очень близко к орбитам Европы и Ганимеда. Пил и компания отметили, что эти три спутника выдают очень специфический фокстрот: на каждое вращение вокруг Юпитера, которое совершает Ганимед, Европа совершает два, а Ио – четыре. Это называется орбитальным резонансом – когда под воздействием гравитации небесные тела начинают вращаться в определенном синхронном ритме.

Все, что имеет массу, искажает реальность. Представим, что мяч для гольфа и шар для боулинга положили в разные концы растянутой сетки. Чем больше масса объекта, тем глубже под его весом опустится сетка. Планеты и звезды делают то же самое с тканью пространства-времени, причем более массивные объекты создают более глубокие впадины – так называемые гравитационные колодцы.

Солнце содержит более 99 % массы всей Солнечной системы; следовательно, оно формирует в пространстве-времени глубокую впадину, создавая огромный гравитационный колодец. Планеты, вращающиеся вокруг него, на самом деле просто падают в этот колодец. Но при этом они движутся с такими невероятными скоростями, что им удается избежать падения в глубокую яму Солнца, огибая внутренние стенки колодца, как олимпийские велосипедисты огибают изогнутые стены велодрома. Другими словами, Земля движется по орбите небытия, но милосердные законы физики оберегают ее от окончательного разрушения.

Гравитационные колодцы планет и их спутников также пересекаются друг с другом [8]. Юпитер, настоящий гигант, имеет огромный гравитационный колодец, который изменяет орбиты пояса астероидов между ним и Марсом. Его огромные гравитационные щупальца толкают и тянут эти каменные и металлические осколки разрушенных миров, создавая полосы на астероидном шоссе вокруг Солнца. Некоторые полосы заполнены астероидами, в то время как на других их нет. Нептун и Плутон также делят свои гравитационные колодцы: ледяной гигант совершает три оборота вокруг Солнца на каждые два оборота Плутона – вальс, который обеспечивает стабильность обеих орбит.

Бывают и плохие резонансы. Давным-давно вокруг Сатурна вращалось множество ледяных лун. Их гравитационные колодцы пересекались друг с другом, и в результате началась хаотичная игра в перетягивание каната. Вместо того чтобы создать стабильные орбиты, где все справедливо делят пространство вокруг газового гиганта, спутники начали дико вращаться, сталкиваясь друг с другом. Ледяные обломки упали слишком близко к гравитационному вихрю Сатурна, поэтому они не смогли собраться вместе под действием собственных гравитационных полей и образовать новый набор спутников. Вместо этого, как полагают некоторые ученые, они превратились в кольца Сатурна [9].

Самба между Ио, Европой и Ганимедом могла бы закончиться так же, если бы не их математически безупречная орбитальная конфигурация. Соотношение 4:2:1 обеспечивает стабильность их орбит [10], но это не значит, что все они выходят из танца целыми и невредимыми. Европа и Ганимед притягивают Ио. Несмотря на их небольшой размер, их совместные усилия заставляют Ио колебаться вперед-назад, растягивая ее орбиту в форму эллипса. Это означает, что в одних точках она ближе к Юпитеру и испытывает большее гравитационное притяжение, а в других – дальше, и гравитационное притяжение слабеет. Постоянное движение туда-сюда заставляет каменистую поверхность Ио регулярно подниматься и опускаться на 100 метров, что соответствует высоте 24-этажного дома.