Удивительная Солнечная система

Кольца Сатурна хранят еще немало загадок. Не вполне понятно повышенное рассеяние света в области деления Кассини. Не все данные наблюдений удается согласовать в рамках чисто ледяной модели, так что не исключено присутствие в кольцах мелких минеральных и металлических частиц. По-прежнему интригуют астрономов радиальные темные или светлые лучи – «спицы», – довольно быстро перемещающиеся по кольцам (рис. 43–44). Возможно, этот явно волновой процесс обусловлен влиянием мелких спутников, находящихся на внешней границе кольца А и вблизи кольца F, а также в делениях Энке и Кассини. Некоторые из этих спутников находятся внутри полости Роша, но они слишком мелки, чтобы быть разорванными приливными силами.

Рис. 43. Светлые «спицы» в кольцах Сатурна…

Рис. 44. …и темные «спицы»

Спутники Сатурна (как и Юпитера) – интереснейшая тема, но мы пока оставим ее «в тылу» и перейдем к двум оставшимся газовым гигантам – Урану и Нептуну.

Открытый Уильямом Гершелем в 1781 году Уран в принципе мог быть открыт и ранее. Его видимая звездная величина колеблется в пределах от 5,67 до 5,9, то есть при хорошем небе он виден невооруженным глазом как слабая звездочка, различимая с некоторым трудом, но все же различимая. В горах же, где предельная звездная величина «точечного» светила, видимого невооруженным глазом, достигает 7, он виден уверенно.

После открытия Гершеля выяснилось, что Уран наблюдался ранее не менее 20 раз и впервые (впервые ли?) был замечен еще в 1690 году, но не отождествлен. Причина проста: новую планету не искали, поскольку не предполагали ее существования. Кто бы обратил сугубое внимание на слабую звездочку, каких на небе несколько тысяч, и специально стал разглядывать ее в телескоп, применив большие увеличения, при которых стал бы различим диск планеты? Что до звездных карт, то они в те времена были еще несовершенными и неполными – хотя небесные координаты Урана на тот момент были-таки измерены. И опять-таки следовало заметить, что одна из слабых звезд, отмеченных на карте, спустя некоторое время «убежала» со своего места! Словом, чтобы найти, желательно искать, иначе открытие состоится с большим опозданием и случайно. Ведь и Гершель не искал новую планету!

Однако нашел, хотя поначалу думал, что открыл комету. Скоро выяснилось, что орбита нового тела – чисто планетная, со средним расстоянием от Солнца 19,187 а.е. и периодом обращения 84,048 года.

С Нептуном получилось еще интереснее. Нельзя сказать, что эту планету уже искали целенаправленно, основываясь на том предположении, что Уран, возможно, не самая дальняя планета. Стимулом к началу поиска стали неправильности в движении Урана.

В конце XVIII и начале XIX века Уран «торопился» – непрерывно убегал вперед в своем движении по орбите, вычисленной в 1784 году. Эта орбита оказалась, естественно, эллиптической с эксцентриситетом 0,046 и малым углом наклона плоскости орбиты к эклиптике: всего 0,772°. Казалось бы, типичная, чуть ли не образцовая планетная орбита. И тем не менее «убегание» вперед Урана было просто катастрофическим.

Поначалу, естественно, предположили, что вычисленная орбита ошибочна, и попытались подобрать другую. Попытка провалилась: выяснилось, что эллиптической орбиты, полностью удовлетворяющей движению Урана, попросту не существует.

Пришлось сделать следующий логический шаг: учесть возмущения со стороны Юпитера и Сатурна. Влияние внутренних планет, более далеких и гораздо менее массивных, было справедливо признано пренебрежимо малым. Масса Урана была вычислена из наблюдений за орбитальным движением его спутников Титании и Оберона, открытых опять-таки Гершелем в 1787 году. Масса оказалась равной 14,5 массы Земли. И вот появились новые таблицы движения Урана, созданные сначала Деламбром (1790 год), а затем пересчитанные и исправленные Буваром (1820 год).

Толку не вышло. В 1832 году стало окончательно ясно, что эти таблицы никуда не годятся. Теперь Уран отставал от вычисленного положения на небе на 30 угловых секунд, и это отставание увеличивалось на 6–7 секунд в год. Нонсенс! Пришлось вздохнуть и признать, что на Уран, по-видимому, действует еще какая-то сила, не учтенная в расчетах.

Но какая? Возможных объяснений виделось пять: сопротивление газово-пылевой среды, влияние не открытого еще спутника, столкновение с кометой незадолго до открытия Урана Гершелем, поправки к закону тяготения, которые надо вносить, если расстояние между телами велико, – и, наконец, существование еще одной планеты.