Александр Громов - Удивительная Солнечная система

• Название: Удивительная Солнечная система
• Автор: Александр Громов
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-699-55311-2

Солнечная система – наш галактический дом. Она останется им до тех пор, пока человечество не выйдет к звездам. Но знаем ли мы свой дом? Его размеры, адрес, происхождение, перспективы на будущее и «где что лежит»?

Похоже, что мы знаем наш дом недостаточно. Иначе не будоражили бы умы открытия, сделанные в последние годы, открытия подчас удивительные и притом намекающие на то, какую прорву новых знаний мы должны обрести в дальнейшем. Уже в наше время каждая новая книга о Солнечной системе устаревает спустя считаные годы. Очень уж много информации приносят телескопы и межпланетные аппараты. Сплошь и рядом астрономические исследования и даже эксперименты кардинально меняют старые представления о том закоулке Галактики, где мы имеем удовольствие жить.

Цель этой книги – дать читателю современное представление о Солнечной системе как части Галактики.

---

Наблюдения показывают ясно: в спиральных галактиках звездные комплексы находятся в спиральных рукавах. Звездные комплексы просто-напросто нанизаны на рукава, как бусины на нить. Наблюдающаяся (особенно в галактиках типа Sc) фрагментированносгь рукавов это подтверждает. Каждый фрагмент – это звездный комплекс.

Что же выходит – раз звездные комплексы расположены в спиральных рукавах и в некотором роде формируют их, то и Солнце находится в спиральном рукаве?

И да, и нет. Солнце действительно находится между основными спиральными рукавами Галактики, но вспомним, что рукава галактик типа Sb (или SBb) имеют ответвления – не столь резкие, как у галактик Sc, но все-таки. В одном из таких ответвлений, получившем название местного рукава Ориона – Лебедя, и находится «наш» звездный комплекс вместе с Солнцем.

Любопытно, что два соседних рукава (Персея и Киля – Стрельца) имеют угол закрутки в 10–12°, что нормально для галактики типа Sb. Рукав же Ориона – Лебедя имеет угол закрутки в 20°, что дополнительно подтверждает: этот рукав является лишь отрогом, ответвлением рукава Киля – Стрельца. (Кстати, именно рукав Киля – Стрельца мы по сути и видим, наблюдая прозрачной безлунной ночью Млечный Путь.) Больший угол закрутки нашего местного рукава вполне естествен: ведь при том же угле закрутки, что у основных рукавов, никаких ответвлений не было бы вообще…

Так что мы все-таки находимся не в скучной относительной пустоте между рукавами – мы в рукаве, пусть местном и второстепенном. Хорошо это или плохо?

Трудный вопрос. Конечно, находясь в поясе Гулда, а не вне его и, следовательно, в каком-никаком рукаве, мы можем любоваться гораздо более красочным звездным небом, чем располагаясь в межрукавье. С другой стороны, в рукавах чаще вспыхивают сверхновые, а близкий взрыв звезды ничего хорошего нам не принесет. Как всегда, нет ни худа без добра, ни добра без худа.

5. Летим, но куда?

В этой главе нам придется вернуться на Землю, чтобы затем вновь устремиться в глубины дальнего космоса. Мы рассмотрели наше звездное окружение, но куда и как движемся мы сами? Как движется Земля? Как, почему и куда движется Солнце, волоча за собой выводок планет и тьму мелких космических тел? Почему движение происходит так, а не иначе?

Начнем с Земли. Как всем известно со времен Коперника, наша планета вращается вокруг своей оси. Полный оборот она делает за 23 часа 56 минут 4,1 секунды. Казалось бы, эта величина далековата от привычных 24 часов – не хватает почти четырех минут! Но за сутки планета успевает пройти по орбите почти целый угловой градус, поэтому для того, чтобы вновь повернуться к Солнцу точно тем же боком, ей требуется еще немного времени. Так что указанная величина есть не что иное, как звездные сутки, а не средние солнечные сутки (средние – потому что вследствие эллиптичности орбиты Земля движется вокруг Солнца с непостоянной скоростью). Но точно ли «выдерживаются» звездные сутки?

Нет, не точно. Вам, наверное, случалось узнавать из СМИ, что служба времени перевела стрелки часов на одну секунду вследствие того, что Земля стала вращаться несколько медленнее? Такие сообщения поступают редко, но они все же поступают. И действительно, вращение нашей планеты понемногу замедляется. Но по какой причине? Любой раскрученный предмет на Земле, будь то детский волчок или велосипедное колесо, постепенно перестает вращаться из-за трения – но трение Земли о межпланетную космическую среду настолько мало, что о нем смешно и говорить. Так в чем же дело?

В Луне. Удаляясь от Земли примерно на 3 см в год, она тормозит вращение Земли. «Из физики» совершенно ясно, что суммарная механическая энергия системы «Земля – Луна» должна оставаться постоянной. Переходя на более высокую орбиту, Луна увеличивает свою потенциальную энергию, а за счет чего? За счет увеличения орбитальной скорости. Ведь и конструкторам ракетно-космической техники приходится обеспечивать ракете-носителю большую скорость, если они хотят вывести спутник на более высокую орбиту. Экипажи космических станций используют для повышения орбиты разгонный импульс, а никак не тормозной. Увеличение орбитальной скорости любого объекта приводит к повышению его орбиты (где, кстати, скорость объекта сразу падает по законам Кеплера). Но за счет чего разгоняется Луна?

За счет приливов. Сила тяготения Луны вызывает не только морские приливы; под ее действием вся Земля вытягивается наподобие яйца, пусть и на совсем небольшую величину, измеряемую десятками сантиметров. Такое перестроение в вязком теле не может быть мгновенным, а движение Луны сильно отстает от вращения Земли. Как следствие, приливной горб на земной поверхности не направлен точно к Луне, а опережает ее примерно на 3 ч. Сила тяготения, вызванная приливным горбом, разумеется, крайне мала, но зато действует она постоянно, передавая Луне чрезвычайно слабую, но все же заметную на больших интервалах времени силу, направленную в сторону ее движения. «Противосила» же тормозит вращение Земли, и так же неспешно. Например, на рубеже палеозоя – мезозоя, когда еще и динозавров-то не было, в земных сутках было 22 ч., а не 24, как сейчас. Постепенное замедление вращения Земли было доказано изучением линий роста палеозойских кораллов. Можно предположить, что в самый ранний период истории Земли сутки продолжались лишь 4 ч. В нашу эпоху продолжительность суток увеличивается в среднем на 0,0017 с за столетие.

На скорость вращения Земли оказывает влияние не только Луна. Существуют и более слабые солнечные приливы, также тормозящие вращение нашей планеты. Есть и чисто земные причины, влияющие на вращение Земли.

Гравитационная дифференциация недр – одна из них. При опускании тяжелых элементов в земное ядро по закону сохранения момента количества движения должно происходить ускорение вращения – однако оно с большой лихвой компенсируется влиянием Луны и Солнца. Хотя, впрочем, явления типа отламывания больших кусков океанических плит при их погружении под материковые плиты, сопровождающиеся глубокофокусными землетрясениями, сопровождаются также скачкообразным изменением длительности суток, которое легко можно измерить.

Кстати, теория дает несколько большее значение векового замедления: 0,0023 с за столетие. Есть предположение, что разницу в 6 мс за столетие следует отнести за счет перераспределения масс внутри Земли в меридиональном направлении, однако для проверки этой гипотезы необходимы длительные исследования.

Скорость вращения Земли испытывает также периодические и нерегулярные колебания. Причина периодических колебаний, вызванных космическими причинами, в целом понятна: и Земля, и Луна движутся по эллиптическим орбитам, вследствие чего приливные силы то немного ослабевают, то вновь усиливаются. Так, например, существуют колебания с периодом 27,3 суток (период обращения Луны) и 13,7 суток (полумесячные колебания). То же и с системой «Земля – Солнце», только с меньшей амплитудой. Землетрясения, нарушения привычной картины морских течений (вроде квазипериодической активности течения Эль-Ниньо) и даже сезонные перемещения воздушных масс и изменения снежного покрова приводят к небольшим, но вполне поддающимся измерению вариациям скорости вращения нашей планеты.

Иногда, правда, случаются и необъяснимые скачкообразные изменения скорости вращения Земли, но всегда на очень маленькую величину. С чем они связаны, покажут будущие исследования.

Ну а что же с осью вращения? Автору не раз приходилось с изумлением узнавать из «научно-популярных» телепередач о возможности (и даже чуть ли не неизбежности) резкого – на десятки градусов – изменения положения географических полюсов планеты. Земля вдруг ни с того ни с сего начнет вращаться вокруг иной оси – и всем живущим на нашей планете придется весьма несладко. Самое странное то, что этот болезненный бред подчас повторяется людьми, изучавшими физику не только в школе, но и в вузе.

Так и хочется повторить вслед за чеховским персонажем: «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда». Лишь масштабная космическая катастрофа вроде столкновения Земли с телом сравнимых размеров может резко сдвинуть ось вращения планеты, но при такой катастрофе сдвиг оси – это последнее, от чего может погибнуть человеческая цивилизация. Она погибнет от других причин. Но главное – в обозримом космосе нет достаточно крупных тел, способных столкнуться с Землей и натворить подобных бед. А если такие тела где-нибудь и существуют (например, в поясе Койпера), то они не имеют вредной привычки нарочно искать столкновения с Землей. Ось вращения Земли не менялась рывком никогда, исключая, может быть, гипотетическое столкновение с планетоидом, породившее Луну, и не изменится.

А вот медленный дрейф земной оси действительно происходит. Никакими жуткими катаклизмами он нам не грозит, ибо все живые существа, начиная с примитивных простейших архея и кончая нами, преспокойно живут с этим дрейфом, совершенно не замечая его. Речь идет о прецессии и нутации.