Внуки Солнца

Размеры орбит Торо, Венеры и Земли таковы, что за то время, пока астероид сделает 5 оборотов вокруг Солнца, наша планета их сделает 8, а Венера — целых 13. Соизмеримости 5: 8 движения Торо с движением Земли должно было бы соответствовать среднесуточное движение n = 2217.62", а соизмеримости с движением Венеры 5:13 — n = 2218,34".

Однако величина n у Торо меняется за 100 лет от 2215,0" до 2222,0". Оказывается, планеты раскачивают его орбиту, «играя» между собой в пинг-понг. Сначала Венера делится с астероидом энергией, улучшая соизмеримость с Землей, затем Земля возвращает долг вежливости, улучшая соизмеримость с Венерой.

Рис. 7. Проекция траектории Торо на плоскость эклиптики в системе координат, вращающейся с Землей

Посмотрите, какие удивительные кружева рисует природа, если траекторию астероида спроецировать на плоскость эклиптики в системе координат, вращающейся с Землей вокруг Солнца! Подобный же небесный орнамент был бы виден, если бы мы воспользовались другой системой координат, вращающейся вокруг Солнца уже с Венерой (рис. 7).

Удивительному астероиду посвятил поэтические строки А. В. Бялко — автор известной вам книги «Наша планета — Земля» (М.: Наука, 1989.—Библиотечка «Квант», вып. 29):

Автограф Торо строг и строен
И пятикратно повторен,
Эскорт планет проходит строем
Простор времен…

Советуем также познакомиться со статьей: Бялко А. В. Торные тропы Торо. — Квант, 1983, № 12, с. 20,

Не могу удержаться, чтобы не обратить ваше внимание на еще один пример изящной соизмеримости. Это кольца Сатурна.

На заре исследований столь уникальной системы всерьез рассматривался вопрос о том, что кольца — это твердые тонкие диски или даже жидкие образования. Однако вскоре было теоретически доказано, что и в том и другом случаях кольца не могли бы долго существовать. Их в очень короткое время разрушили бы сильные гравитационные возмущения, порожденные экваториальной частью планеты. В конце концов тонкие спектральные наблюдения колец с Земли показали, что вокруг Сатурна движутся скопления огромного множества мельчайших тел, причем каждое тело — по своей индивидуальной орбите. Вот такой своеобразный пояс «астероидов» принадлежит лично Сатурну. Эти выводы получили блестящее подтверждение после полетов вблизи Сатурна космических аппаратов «Пионер-11» и «Вояджер-1».

Рис. 8. Кольца Сатурна: В — самая яркая часть колец; она отделена от более темного кольца А щелью Кассини; С — креповое кольцо

Так вот, в поясе Сатурна четко видны щели, разделяющие кольца. Возможно, вам приходилось слышать о знаменитой щели Кассини, разделяющей кольца А и В (рис. 8). Образование щелей связывают с влиянием трех ближайших спутников Сатурна, а именно Мимаса, Энцелада и Тефии, «исполняющих обязанности» Юпитера в обычном поясе астероидов. Прямо какие-то наместники Юпитера в вотчине его соседа!

Щель Кассини находится на таком расстоянии от Сатурна, на котором частицы кольца имели бы средние движения, в два раза большие, чем средние движения Мимаса, в три, чем Энцелада и в четыре, чем Тефии. Щель между кольцами В и С находится на расстоянии, на котором среднее движение частиц в три раза больше, чем среднее движение Мимаса.

Таким образом, очень похоже, что щели в кольцах Сатурна — это те же люки Кирквуда в поясе астероидов.

Наблюдаются соизмеримости и в системах спутников планет. Прекрасная иллюстрация — четыре галилеевых спутника Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Со времени их первого наблюдения Галилеем в 1610 году эти спутники уже более 370 лет находятся «под контролем» астрономов. За это время спутники совершили почти 100 тысяч оборотов вокруг Юпитера, не нарушив своих соизмеримостей.

А вот и Фаэтон!

Однако вернемся к поясу астероидов. Помните, с чего все началось? С правила Тициуса — Воде, с поиска недостающей планеты, с обнаружения Цереры и тысяч крупных и мелких астероидов. И уже на заре всех этих событий ученых интересовал вопрос, как же образовался этот поразительный «шлейф» малых планет. Если заглянуть в табл. 1, то видно, что правило Тициуса — Боде говорит нам о том, что пятая планета должна была бы находиться на расстоянии 2,8 а. е. от Солнца. Так может быть, такая планета действительно существовала? Не тысячи и миллионы мелких астероидов, а одна большая, нормальная планета?

Но почему ее нет сейчас? Возможно, произошла чудовищная космическая катастрофа, в результате которой пятая по счету планета погибла, взорвалась, распалась, и лишь бесконечное множество ее осколков остались немыми свидетелями страшной трагедии.

Впрочем, немыми ли? Да ни в коем случае! Пояс астероидов — это уникальная подсказка природы, помогающая подобрать ключи к решению проблемы о механизме образования планет.