Стивен Маран - Астрономия для "чайников"

• Название: Астрономия для "чайников"
• Автор: Стивен Маран
• Издательство: Диалектика
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2004
• ISBN: 5-8459-0612-1

В этой книге в простой и доступной форме излагаются основы астрономических знаний. Вы совершите увлекательное путешествие по Вселенной и узнаете, как определять планеты и звезды, как исследовать солнечную систему, Млечный Путь и Вселенную за его пределами, что такое Большой Взрыв, квазары, антиматерия и многое другое, как присоединиться к Программе поиска внеземного разума (SETI). Вам станет понятнее смысл современных исследований Космоса. Вы также узнаете, с чего начать при наблюдении неба и какое оборудование для этого необходимо.

Книга предназначена для широкого круга читателей.

---

То, что вы видите на Юпитере и Сатурне, — это облака, состоящие из белых кристаллов аммиака, водяного льда (как перистые облака на Земле) и соединения под названием гидросульфид аммония. Облака из водяных капель также могут быть частью этой смеси. Но внешность обманчива, так как вещество облаков — остаточное. Юпитер и Сатурн состоят, в основном, из водорода и гелия, как и Солнце. И, несмотря на многочисленные теории, ученые не могут понять, какие химические вещества делают Большое Красное Пятно на Юпитере красным или создают беловато-желтоватые оттенки в облаках двух этих огромных планет.

Юпитер и Сатурн — это две самые крупные из четырех газовых планет-гигантов (две остальные — Уран и Нептун). Масса Юпитера в 318 раз, а Сатурна — примерно в 95 раз превышает земную. На этих планетах огромная сила тяжести, а вес верхних атмосферных слоев создает чудовищное давление. Спуск на Юпитер или Сатурн чем-то напоминает глубоководное погружение. Чем ниже вы опускаетесь, тем выше становится давление. Но об акваланге нечего и думать. Давление высочайшее и, в отличие от моря, по мере "погружения" температура резко возрастает.

Высоко в атмосферных слоях, там где облака, температура падает до -149 °C на Юпитере и до -178 °C на Сатурне. А ниже действует давление. Если опуститься с уровня облаков Юпитера на 10 тысяч километров, то давление там будет превышать земное атмосферное давление на уровне моря в миллион раз. А температура будет такой же, как на видимой поверхности Солнца. Но Юпитер намного таинственнее Солнца. Плотность газа на этом уровне намного выше, чем на поверхности Солнца, и горячий водород настолько сжат, что ведет себя, словно жидкий металл.

Вихревые течения этого "жидкого металлического" водорода создают на Юпитере и Сатурне мощные магнитные поля, простирающиеся далеко в космос.

Земля почти всю свою энергию получает от Солнца, в то время как Юпитер и Сатурн ярко светятся инфракрасным светом, причем каждый из них генерирует почти столько же энергии, сколько получает от Солнца. Внутреннее тепло Земли создается за счет энергии, выделяемой радиоактивными веществами, такими как уран. Но огромная сила тяжести Юпитера и Сатурна сжимает их, а если сжать газ, он нагревается. Поэтому глубоко внутри эти планеты чрезвычайно горячие. Поднимающееся вверх тепло, вместе с идущими вниз сияющими лучами Солнца, вносят возмущения в атмосферу и создают сильные воздушные потоки, ураганы и другие атмосферные бури, которые постоянно меняют внешний вид этих планет.

Наблюдение Юпитера

Масса Юпитера составляет примерно тысячную долю массы Солнца. Иногда его называют даже "неудавшейся звездой". Если бы его масса была всего в 80–90 раз больше, то температура и давление в его центре стали бы столь высокими, что начался бы процесс ядерного синтеза. И тогда Юпитер действительно стал бы звездой!

 Юпитер легко найти, потому что он, как и Венера, ярче любой другой звезды в небе. (Небольшое исключение: когда Юпитер находится с обратной стороны Солнца, он выглядит тусклее, чем самая яркая звезда, Сириус.) Если использовать телескоп с компьютерным блоком управления, который может ориентироваться по положению планеты, или просто знать, куда смотреть, то иногда можно увидеть Юпитер даже днем.

Юпитер — это действительно огромный газовый шар, экваториальный диаметр которого составляет примерно 143 тысячи километров. Эта гигантская планета вращается с огромной скоростью, делая один полный оборот всего за 9 часов 55 минут 30 секунд. Из-за такой большой скорости создаются постоянно меняющиеся полосы облаков, параллельные экватору планеты. Наблюдая Юпитер в телескоп, вы на самом деле видите верхний слой его облаков. В зависимости от условий наблюдения, размера и качества телескопа, а также состояния самого Юпитера, можно увидеть от всего одной до целых 20 полос облаков (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Юпитер и его полосы облаков

Более темные полосы облаков Юпитера называют поясами, а более светлые— зонами. Рядом с центром диска находится Экваториальная Зона, ограниченная по бокам Северным и Южным экваториальными поясами (North Equatorial Belt — NEB и South Equatorial Belt — SEB). В SEB находится Большое Красное Пятно, самая заметная деталь Юпитера. Это атмосферное возмущение, которое иногда сравнивают с мощным ураганом, "висит" в атмосфере Юпитера уже по меньшей мере 120 лет. На самом деле Большое Красное Пятно можно было увидеть уже в 1664 году, но затем оно "угасло" и появилось снова лишь в XIX веке.

В поисках Большого Красного Пятна

 Большое Красное Пятно, показанное на рис. 8.2, — это вихревое образование размером с Землю, а иногда и больше. Как и большинство деталей Юпитера, оно меняется день ото дня. Его цвет может побледнеть или стать более насыщенным. Белые облака, которые настолько велики, что их видно в некоторые любительские телескопы, образуются возле этого пятна и движутся вдоль Южного экваториального пояса. Иногда кажется, что облако в SEB или в другом поясе растягивается по всей планете. Облако такой формы называется гирляндой (festoon) и наблюдение этого удивительного зрелища — настоящий праздник!

Рис. 8.2. Большое Красное Пятно Юпитера

Фотография любезно предоставлена NASA

В начале 1990-х годов один из поясов Юпитера, казалось, внезапно исчез. Но впоследствии он появился вновь. И если это произойдет опять, то, вполне возможно, первым это обнаружит какой-нибудь астроном-любитель.

У Юпитера тоже есть кольца[22], состоящие из небольших каменистых частиц. В отличие от колец Сатурна, они темные и не видны в любительские телескопы. Но на самом деле их трудно увидеть в любой телескоп, за исключением телескопа "Хаббл" и тех инструментов, которые доставляют прямо к Юпитеру космические зонды.

 Если сначала вы не увидите Большое Красное Пятно, то, возможно, вы смотрите на него в момент, когда оно побледнело. Но вероятнее, что пятно просто находится на обратной стороне Юпитера. Поэтому вам придется подождать, пока Юпитер повернется так, чтобы оно показалось снова. Если вы будете рассматривать в телескоп детали Юпитера с часовыми или двухчасовыми интервалами в течение ночи, но увидите, что эти детали перемещаются по диску планеты по мере вращения Юпитера.

Юпитер вращается так быстро, что это вращение делает его выпуклым возле экватора и сплющенным на полюсах. Если наблюдать его ясной ночью при спокойном состоянии атмосферы, то можно увидеть в телескоп этот сплющенный сфероид.

Охота за Галилеевыми спутниками

При спокойном состоянии атмосферы и хорошей видимости можно увидеть в телескоп детали Юпитера и, возможно, один или несколько его спутников. У Юпитера четыре крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

 Четыре самых известных спутника Юпитера называют также Галилеевыми спутниками в честь их первооткрывателя Галилео Галилея[23]. Орбиты всех этих четырех спутников практически полностью лежат в экваториальной плоскости Юпитера. Поэтому каждый из них всегда находится прямо над какой-либо точкой экватора Юпитера. Спутники Юпитера можно увидеть в любой телескоп, а многим даже удается увидеть два-три спутника в хороший бинокль. Спутник Юпитера Ио, находящийся ближе всего к его поверхности, трудно увидеть в бинокль, потому что он всегда расположен рядом со своей яркой планетой. Помимо перечисленных крупных, у Юпитера есть еще множество более мелких спутников.

Вы не сумеете увидеть в свой телескоп много деталей на любом из спутников Юпитера (или Сатурна) и, таким образом, понять, что представляет собой их поверхность. Но наверняка заметите разницу в их яркости и (при внимательном наблюдении), возможно, в цвете.

Но если вы посмотрите на фотографии Галилеевых спутников, сделанные с помощью космического зонда, то увидите, что каждый спутник— это маленький самостоятельный мир, структура и пейзаж которого придает ему индивидуальный характер.

 Ганимед, диаметр которого составляет 5268 км, — больше Меркурия (диаметр которого — 4880 км); он считается самым крупным спутником в Солнечной системе. Пятнистая поверхность Ганимеда состоит из светлых и темных зон; предполагают, это покрытые льдом и каменистые районы соответственно. Самая заметная его деталь — Валгалла, огромный кольцевидный ударный бассейн, по размерам примерно такой же, как континентальная часть США (если оценивать его размер по самому внешнему кольцевому гребню).

 Поверхность Ио усеяна более чем 80 активными вулканами. Помимо Земли, это единственное место, где есть явные свидетельства идущих вулканических процессов. Вероятнее всего, вулканы Марса давно мертвы, а свидетельства активного вулканизма на Венере весьма противоречивы — здесь можно различить большие вулканы, но они, скорее всего, тоже мертвы.