Удивительная Солнечная система

Как видим, называть Уран и Нептун газовыми планетами мы можем лишь с изрядной долей условности. Правильнее было бы назвать их каменно-ледяными, поскольку очень заметная часть их массы пребывает не в газовой фазе. И возникает вопрос: если бы по каким-то причинам из первичных рыхлых планетоидов, притягивающих к себе вещество газово-пылевого протопланетного диска, образовались бы не Уран и Нептун, а несколько десятков или сотен тел помельче, то на что бы они были похожи?

Ответ ясен: на тела пояса Койпера. В таком случае пояс Койпера начинался бы не от орбиты Нептуна, а гораздо ближе к Солнцу. Конечно, из-за инсоляции состав льдов у ближайших к Солнцу тел был бы несколько иным, но это уже частности.

9. Свита «больших господ»: спутники

Начнем с Луны. Изучая распределение пыли возле других звезд, некоторые астрономы пришли к выводу, что наличие крупного спутника у землеподобной планеты – большая редкость во Вселенной. Так это или нет, установить пока трудно, поэтому мы просто будем опираться на факт: у нас есть Луна. Выше о ней уже было сказано несколько слов, в том числе о ее движении, объяснение которого оказалось труднейшей задачей небесной механики. На движение Луны оказывают влияние Земля и земные приливы, Солнце и солнечные приливы, планеты и даже эффекты общей теории относительности. Последние приводят к «гулянию» Луны по орбите с амплитудой порядка метра – величина, конечно, ничтожная, но вполне измеримая (и измеренная).

Среднее расстояние от центра Земли до центра Луны равно 384 400 км и меняется вследствие эллиптичности лунной орбиты от 356 410 до 406 700 км. Эллиптичность лунной орбиты долгие столетия была на руку астрономам, так как Луна была бы обращена к Земле строго одной стороной лишь при абсолютно круговой орбите. Реальная, эллиптическая орбита Луна заставляет наш естественный спутник как бы «покачиваться», слегка поворачиваясь к нам то одним, то другим боком. Это явление называется либрациями Луны. Либрация может достигать почти 8° по экватору и почти 7° по меридиану. Из-за либраций мы можем наблюдать с Земли не 50 % лунной поверхности, а около 60 %, но, разумеется, не одновременно.

Приливные силы приводят к крайне медленному удалению Луны от Земли. Когда остановится это движение? Ответ ясен: когда Луна и Земля будут находиться в полном резонансе, то есть когда Луна не только будет повернута к Земле одной стороной, как уже сейчас, но и период обращения Луны вокруг Земли станет в точности равен земным суткам. Иными словами, Луна когда-нибудь мертво зависнет над одной точкой земной поверхности, будучи по-прежнему повернута к Земле одной стороной. Произойдет это еще нескоро, спустя как минимум два-три миллиарда лет. Расстояние от Земли до Луны составит тогда примерно 650 тыс. км, а вращение Земли затормозится настолько, что сутки будут длиться более 2 месяцев.

И наступит строгая резонансная упорядоченность? Ничуть не бывало: просто земные приливы перестанут действовать на Луну. Но останутся приливы солнечные, более слабые, чем земные, но все же заметные на больших промежутках времени, когда нет других возмущающих сил. Под действием солнечных приливов Луна начнет понемногу приближаться к Земле, и остановить ее движение, которое будет длиться опять-таки миллиарды лет, не сможет уже ничто. Кончится тем, что Луна упадет на Землю, – хотя весьма вероятно, что к тому времени Солнце, превратившись в красный гигант, избавит нашу планету от этой проблемы.

Однако перейдем к более тесному знакомству с Луной как космическим телом. Диаметр (средний экваториальный) Луны равен 3478,8 км, что составляет 27,24 % диаметра Земли. При этом Земля в 81,3 раза массивнее, что сразу указывает нам на меньшую среднюю плотность Луны по сравнению с Землей. И действительно, средняя плотность Луны составляет всего 3,34 г/см³. Если принять гипотезу о формировании Луны из обломков молодой Земли, выброшенных на орбиту вследствие столкновения с крупным планетоидом, то малая плотность Луны легко объяснима: гравитационная дифференциация вещества Земли началась уже на этапе «слипания» первичных планетезималей и успела несколько продвинуться за те 60 млн лет, что прошли (согласно оценкам) между началом существования Земли как планеты и столкновением с планетоидом. Безусловно, процесс гравитационной дифференциации вещества Земли был еще весьма далек от завершения – он и сейчас еще не завершен, – однако очень молодая Земля к моменту удара, по-видимому, уже не была однородной, а имела градиент плотности по радиусу, проще говоря, плотность вещества

Земли увеличивалась с глубиной. Удар выбил вещество преимущественно из мантии, не затронув формирующегося ядра. Разумеется, это мантийное вещество все-таки было обогащено железом. Некоторое представление об этом веществе могут дать современные метеориты из класса хондритов – силикаты, нашпигованные железными «каплями». Этого железа хватило, чтобы у Луны с течением времени сформировалось собственное железное ядро.