Космос. Школьный путеводитель

Несмотря на титанические размеры, Юпитер довольно быстро вращается вокруг собственной оси, совершая полный оборот всего за 9 часов 55 минут. При этом в газовом океане планеты возникают мощнейшие вихри и циклоны, несущиеся со скоростью около 100 метров в секунду. Некоторые из них достигают колоссальных размеров в сотни и тысячи километров. Ученые предполагают, что таким гигантским долгоживущим вихрем является таинственное Красное Пятно. Астрономы наблюдают его на поверхности Юпитера вот уже в течение трех веков, и каждые сто лет оно совершает полный оборот.

Юпитер медленно и величественно перемещается по ночному небосводу. Отметив эту особенность планеты, древние греки посвятили ее верховному богу Зевсу, который в римской мифологии соответствует Юпитеру.

Одной из достопримечательностей Юпитера является плоское кольцо, состоящее из пыли и мелких каменных частиц. Его толщина оценивается в 30 км, а радиус — в 123–129 тыс. км. Заметить эту особенность планеты удалось только с помощью космических спутников, посланных к Юпитеру. Зато наиболее крупные спутники этой планеты были открыты еще в начале XVII века.

В 1610 г. Галилео Галилей, направив телескоп на Юпитер, открыл четыре его спутника, которые с тех пор стали называть галилеевыми. Галилей дал им имена мифических персонажей, так или иначе связанных с Зевсом (Юпитером в римской мифологии) — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

Ио напоминает Луну. Ее радиус равен 1815 км. Силой своего притяжения Юпитер создает на каменистой поверхности Ио два «приливных» горба. Их перемещение настолько разогрело Ио, что на поверхности этого спутника постоянно действуют вулканы. Некоторые из них выбрасывают фонтаны раскаленного газа на высоту в 300 км. Мифы рассказывают, что девушка Ио, в которую был влюблен Зевс, была превращена Герой в белоснежную корову, которой не давал покоя безжалостный овод. Он гнал Ио через горы и реки и оставил ее в покое только на берегах Нила, воды которого вернули ей человеческий облик.

Спутник Юпитера Европа — одно из самых гладких тел Солнечной системы. Его поверхность покрыта мощной растрескавшейся ледяной корой, толщина которой достигает местами нескольких десятков километров. Вероятно, под ней находится водный океан с центральным твердым ядром. Радиус Европы — 1569 км. Согласно мифам, Европа была дочерью финикийского царя Агенора. Она была похищена Зевсом, принявшим вид красивого быка с белоснежной шерстью. Бык отвез ее через море на остров Крит, где у Европы вскоре родился сын Минос.

Ганимед — самый крупный из всех спутников в Солнечной системе. Его радиус составляет 2631 км. Ганимед имеет мантию из водяного льда и каменное ядро. Поверхность спутника покрыта слоем каменисто-ледяной пыли толщиной в несколько десятков метров. Мифы рассказывают, что Ганимед был сыном троянского царя Троса. По приказу Зевса огромный орел унес Ганимеда на Олимп. Там прекрасный юноша стал виночерпием и прислуживал богам во время их пиров.

Каллисто — второй по величине и наиболее удаленный крупный спутник Юпитера; его радиус равен 2400 км, расстояние до планеты — 1,88 млн. км. Период орбитального вращения Каллисто составляет 16,7 суток. На поверхности спутника находятся многочисленные потухшие вулканы. Как известно, Каллисто была нимфой, чья красота пленила Зевса. Ревнивая Гера превратила Каллисто в медведицу, а Зевс в память о возлюбленной поместил ее на небо в виде созвездия.

С помощью межпланетных станции возле ороиты Ио в XX веке были открыты другие, более мелкие спутники Юпитера. Двигаясь по вытянутым орбитам, они могут удаляться от планеты на миллионы километров. Таким образом, в общей сложности, вокруг Юпитера вращается 16 спутников.

Сатурн и его кольца

Следующей после Юпитера планетой-гигантом является Сатурн. Самой известной приметой этой планеты являются ее знаменитые кольца. Теперь известно, что Сатурн окружает целая серия колечек толщиной всего 10–20 м. Каждое из них состоит из бесчисленных глыб снега и льда, средний размер которых измеряется метрами. Глыбы двигаются относительно друг друга со скоростью всего 1–2 миллиметра в секунду. При этом мелкие глыбки постоянно «слипаются» в более крупные образования, которые вскоре разрушаются от взаимных столкновений. Считается, что кольца Сатурна являются остатками огромного околопланетного облака протяженностью во многие миллионы километров.

Сатурн во многом напоминает Юпитер. Планета, удаленная от Солнца в среднем на 1427 млн. км (9,54 а. е.), состоит в основном из водорода и гелия; в ее центре находится массивное железно-каменное ядро. Масса Сатурна в 95 раз превосходит массу Земли. Диаметр Сатурна оценивается в 120 тысяч километров. Период его вращения вокруг собственной оси составляет 10 ч 40 мин, а время обращения вокруг Солнца равно 29,5 земных лет. Средняя температура поверхности Сатурна составляет -175 °C.

В древнеримской мифологии Сатурн соответствует древнегреческому богу Крону (Хроносу), пожиравшему своих детей. Не случайно в переводе с греческого chronos — «время».

К 1995 г. астрономы открыли и описали у Сатурна 22 спутника. Теперь их известно уже три десятка, причем некоторые из них были обнаружены только с помощью космических аппаратов. Большинство спутников Сатурна состоит изо льда; наиболее крупные имеют внутреннее каменное ядро. Согласно сложившейся традиции, спутники Сатурна названы именами богов и героев древнегреческих мифов. Упомянем лишь некоторые из них.

Титан — самый крупный спутник Сатурна. Его диаметр составляет 5150 км. Это больше, чем у Меркурия. Титан обладает атмосферой, состоящей из азота с примесью метана, и океаном из этана и метана. В греческой мифологии титанами называли детей бога неба Урана и богини земли Геи. Второй по размерам спутник Сатурна — Рея. Ее диаметр — 1530 км. В греческой мифологии Рея — титанида, супруга Кроноса. Диаметр спутников Прометея, Эпиметия, Пандоры и Януса не превышает 100 км. Они расположены на внешнем краю колец Сатурна. В греческой мифологии похитивший небесный огонь Прометей и его брат Эпиметей были сыновьями титана Иапета и нимфы Климены. Пандора — супруга Эпиметея. В римской мифологии Янус — бог входов и выходов, его часто изображали с двумя лицами, обращенными в прошлое и будущее.

Две достопримечательности Тефии — кратер Одиссей, размер которого составляет 2/5 диаметра этого спутника, и кратер Итака, протянувшийся на 3 тысячи километров. Спутник Калипсо двигается по той же орбите, что и Тефия. Как известно из мифов, Калипсо была дочерью титана Атланта и океаниды Плейоны. В течение семи лет она удерживала на своем острове Одиссея, стремившегося на родную Итаку. На Тефию похож и спутник Диона. Рядом с ним по той же орбите двигается крошечный спутник Елена. В греческой мифологии Диона была одной из титанид, а Елена — дочерью Тиндарея и Леды, жены спартанского царя Менелая. Как известно, в результате похищения Елены Парисом, началась троянская война.

Гиперион является спутником неправильной формы, его размеры составляют 330×240×200 км. Для этого спутника характерно хаотическое вращение вокруг планеты. У спутника Япет яркость разных полушарий неодинакова, потому что одно зачернено космической пылью. Самый темный и далекий спутник Сатурна — Феба. Его диаметр составляет всего 220 км. Феба вращается вокруг планеты в обратном направлении. В мифологии Феба — титанида, она основала в Дельфах храм, который затем подарила своему внуку Аполлону.

Уран

В конце XVIII века английский астроном Уильям Гершель приступил к составлению полного систематического обзора звездного неба. В процессе этой грандиозной работы 13 марта 1781 года он заметил звезду, которая меняла свое положение на небосводе. Так была открыта новая, шестая, планета Солнечной системы, которую Гершель первоначально принял за комету. Однако быстро накапливавшиеся данные убеждали европейских астрономов того времени, что новый небесный объект является именно планетой. Гершель хотел вначале назвать ее «Георгиевой звездой» в честь короля Георга 111, назначившего его придворным астрономом, однако традиция возобладала. Знаменитый немецкий астроном Иоганн Боде дал планете имя одного из мифических персонажей. Он назвал ее Ураном в честь древнегреческого бога неба.

Открытие Урана привело к расширению известных границ Солнечной системы. Вскоре выяснилось, что эта планета двигается не совсем равномерно по своей околосолнечной орбите, то отставая от расчетного времени, то опережая его. Пытаясь объяснить эти аномалии, астрономы предположили, что за Ураном существуют и другие планеты, которые и оказывают на него влияние. Время подтвердило эту догадку.

Уран — седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Она относится к планетам-гигантам. От Солнца Уран отделяет в среднем 2871 млн. км (19,18 а. е.). Диаметр планеты составляет 51800 км — в два раза больше, чем у Земли. Масса Урана в 14,6 раза больше земной. Вокруг Солнца Уран облетает за 84 года, а вокруг своей оси оборачивается за 17 часов 14 мин.

Толщина водородно-гелиевой атмосферы Урана составляет примерно треть радиуса планеты. В ее верхних слоях присутствует метан, придающий планете голубоватый вид. Океан Урана состоит из воды, аммиака и метана. В центре планеты должно находиться железно-каменное ядро. Наклон оси вращения Урана равен 98°; поэтому астрономы говорят, что эта планета вращается, «лежа на боку».

Вокруг Урана, как и вокруг Нептуна и Сатурна, вращается множество спутников. К моменту обнаружения первых пяти из них имена мифических титанов уже были присвоены спутникам Сатурна. Поэтому Гершель прервал традицию черпать названия небесных тел из античной мифологии. Спутники Урана Оберон и Титания были названы в честь героев комедии Шекспира «Сон в летнюю ночь», а спутники Ариель и Миранда — в честь персонажей его пьесы «Буря». Остальные 10 спутников были обнаружены только в XX веке с помощью космического аппарата «Вояджер-2», приблизившегося к планете в 1985 г. Они также получили имена литературных персонажей: Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк. В 1977 году были открыты девять плотных узких черных колец Урана.

Нептун

По сложившейся традиции восьмая от Солнца планета была названа в честь античного бога. Эта честь досталась богу морей Нептуну. В современной астрологии связанный с водой Нептун символизирует первозданное начало, из которого рождаются чувства и эмоции. Он является воплощением памяти, уводящей нас в глубину тысячелетий.

Нептун расположен так далеко, что выглядит крошечной звездочкой, рассмотреть которую можно только с помощью бинокля. При наблюдении в телескоп Нептун имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей. Это не удивительно, ведь в среднем он удален от Солнца на 4500 млн. км (30,06 а. е.). Даже свет преодолевает такое гигантское расстояние за 4 часа. Нептун облетает вокруг нашего светила за 164,8 земных года. Диаметр планеты — 48600 км, период ее вращения вокруг собственной оси — 16 часов 03 мин. По своему составу и строению Нептун похож на Уран. Планета состоит в основном из водорода и гелия. По расчетам у Нептуна должна быть ледяная оболочка и массивное центральное ядро.

В 1846 г. английский астроном-любитель обнаружил у Нептуна спутник, который двигался в направлении, противоположном вращению самой планеты. Радиус этого спутника, названного Тритоном, составляет 1600 км. Второй спутник Нептуна — Нереида — был открыт в 1949 г. американцем Джерардом Койпером. Радиус спутника составляет всего около 100 км. Нереида по массе в 20 тысяч раз меньше Луны. Свои названия эти два спутника получили не случайно. В античных мифах нереиды и Тритон нередко сопровождают бога морей Посейдона (у римлян — Нептуна). Всего же к настоящему времени у Нептуна обнаружено 6 спутников.

Плутон

Последняя, самая дальняя, девятая планета Солнечной системы — Плутон — не случайно названа именем мифического бога подземного царства. Плутон в среднем удален от Солнца на 5914 млн. км (39,4 а. е.), поэтому света и тепла он получает в 1600 раз меньше, чем Земля. На Плутоне существует атмосфера, состоящая из разреженного метана.

Плутон — самая маленькая из больших планет Солнечной системы. Ее диаметр составляет всего 2290 км, вокруг Солнца она обращается за 247,7 земных лет. С Земли Плутон виден только в сильные телескопы. Существование планеты, расположенной за орбитой Нептуна, было предсказано еще в конце XIX века французским астрономом К. Фламмарионом, который утверждал, что она должна совершать полный оборот вокруг Солнца за 330 лет. Время показало, что Фламмарион ошибся ненамного. Открытие Плутона в 1930 году американским астрономом Клайдом Томбо подтвердило его догадку.

Когда в 1978 г. астроном Джеймс Кристи получил фотографию Плутона, на которой планета выглядела удлиненной, он предположил, что у планеты есть спутник. Позже этот вывод удалось подтвердить с помощью снимков, сделанных с космических аппаратов. Спутник назвали Хароном — по имени мифического перевозчика, обитающего в подземном царстве мертвых. Диаметр Харона примерно вдвое меньше, чем у самой планеты.

КОМЕТЫ И МЕТЕОРИТЫ

Еще в глубокой древности люди заметили, что звезды в течение ночи медленно проходят по небосводу, не изменяя своего взаимного положения. Теперь мы знаем, что причиной этого видимого движения является вращение Земли вокруг своей оси. Исключение составляли лишь блуждающие, хвостатые и падающие звезды.

«Хвостатые звезды» являются кометами (любопытно, что в переводе с греческого kometes означает «волосатая»). Действительно, порой на небе появляется яркий объект, за которым тянется длинный шлейф или «хвост». Причем чаще всего он бывает повернут в сторону от Солнца независимо от траектория движения самой кометы. Причина этого удивительного явления состоит в том, что кометы представляют собой относительно небольшие глыбы камней, снега и льда. Их размеры лежат в пределах 0,5-20 км. Когда комета приближается к Солнцу, его излучение нагревает этот огромный «космический снежок». В результате смерзшиеся газы начинают испаряться, образуя порой гигантский шлейф, вытянувшийся на миллионы километров. Солнечный ветер (потоки заряженных частиц) отклоняет этот хвост в сторону от нашего светила.

Большинство комет, появившись в пределах Солнечной системы, навсегда исчезают затем в глубинах космоса. Однако некоторые из них двигаются вокруг Солнца по очень вытянутым траекториям, далеко залетая за орбиту Плутона. Уже в конце XVII и первой половине XVIII веков английский астроном Эдмунд Галлей умело вычислял орбиты комет. Он прославился тем, что предсказал возвращение одной из них в 1758 году. Эту комету, пролетающую вблизи Солнца каждые 76 лет, позже назвали в его честь. Последний раз комета Галлея была видна на ночном небе в 1986 году. Следующий ее «визит» состоится в 2062 году.

В старину появление «хвостатых звезд» вызывало у людей ужас. Эти небесные гостьи считались предвестниками ужасных катастроф и несчастий. На самом же деле неприятности Земле могут сулить встречи с совсем другими небесными телами — каменными и железными метеоритами. Атмосфера нашей планеты становится непреодолимой преградой для большинства метеоритов, двигающихся в космосе с колоссальной скоростью. Они быстро разогреваются от возникающих сил трения и буквально сгорают в верхних слоях атмосферы. Кстати, такая же судьба уготована и ступеням космических ракет, отделяющимся во время полета от главного модуля.

Правда, подобная огненная гибель грозит лишь относительно небольшим метеоритам. К счастью, таких большинство; их размер не превышает песчинку. Однако встречаются и крупные метеориты. Масса метеорита, упавшего в 1920 г. в Юго-Западной Африке, оценивается в 60 тонн. В 1947 году в горах Сихоте-Алиня (Приморский край) упал метеорит массой около 70 тонн. На территории Аризоны (Северная Америка) существует «Каньон Дьявола» — огромный кратер, образовавшийся от падения метеорита массой в 10 миллионов тонн. Диаметр кратера составляет 1 километр 295 метров. По одной из версий закат эры динозавров наступил около 65 миллионов лет назад в результате столкновения Земли с огромным метеоритом. Разразившаяся катастрофа привела к глобальному изменению климата на нашей планете. Так что крупные метеориты могут представлять реальную угрозу при столкновении с Землей.

Космические объекты, чьи размеры измеряются километрами, называют в астрономии астероидами (греч. aster — «звезда», «светило», eidos — «вид», «образ») или малыми планетами. К счастью, орбиты большинства астероидов находятся между орбитами Марса и Юпитера. Столкновение Земли с таким космическим объектом может стать планетарной катастрофой. Развитие подобной ситуации легло в основу американского фильма «Армагеддон».

ЗВЕЗДНЫЕ АТЛАСЫ И КАРТЫ

Еще в глубокой древности люди, вглядывавшиеся в ночное небо, невольно объединяли звезды в отдельные группы — созвездия. Вероятно, одними из первых таких созвездий были группы звезд, которые играли важную роль в повседневной жизни людей, помогая морякам определять направление движения кораблей. В частности мореходы Древней Греции уверенно выделяли среди звезд несколько основных созвездий.

Во II в. до н. э. греческий ученый Гиппарх, работавший в Александрии, составил каталог 850 звезд, видимых невооруженным глазом. Он распределил их по 48 созвездиям. Объединение звезд в эти созвездия во II в. н. э. окончательно утвердил греческий астроном Клавдий Птолемей в своем знаменитом сочинении «Альмагест». В одном из неаполитанских музеев сохранилась скульптура, датированная как раз II в.н. э. Она изображает титана Атласа, держащего на своих плечах небесную сферу. На ней можно отчетливо разглядеть эти 48 созвездий.

Во второй половине XV века немецкий математик Иоганн Мюллер основал в городе Нюрнберге одну из первых астрономических обсерваторий. Мюллер, которого его соотечественники называли Региомонтаном (латинское наименование города Кенигсберга), перевел сочинение Птолемея на латынь и стал печатать первые астрономические таблицы. Этими справочниками по астрономии пользовались знаменитый португальский мореплаватель Васко да Гама, первым проложивший морской путь из Европы в Южную Азию, и Христофор Колумб, который в 1492 году пересек Атлантический океан и достиг берегов Южной Америки.

С трудами Региомонтана в Нюрнберге познакомился знаменитый немецкий художник и гравер Альбрехт Дюрер. В 1515 г. с помощью Иоганна Стабия и Конрада Хейнфонеля он создал первую печатную карту неба с фигурами нанесенных на нее созвездий.

Издание небесных атласов продолжалось. В начале XVII века астрономы стали использовать буквы греческого алфавита для обозначения звезд в порядке убывания их яркости в пределах каждого созвездия. Самым ярким — звездам первой величины — присваивалась буква «альфа», потом шли звезды «бета», «гамма» и так далее. Такой прием используется и по сей день.

Во второй половине XVII века выдающийся польский астроном Ян Гевелий составил каталог 1564 звезд и указал их координаты на небесной сфере.