Лев Шильник - Удивительная космология
Шестая планета Солнечной системы, известная с глубокой древности, была названа в честь римского бога Сатурна, которого принято отождествлять с греческим Кроносом. Сатурн имел скверную привычку глотать своих новорожденных детей, ибо, по предсказанию Геи, его должен был лишить власти собственный сын. Избежать печальной участи удалось только младшему, Зевсу-Юпитеру, вместо которого Рея, жена Сатурна, подсунула мужу завернутый в пеленку камень. Возмужав, Юпитер учинил дворцовый переворот, а прожорливого родителя сбросил в Тартар. В старину Кронос-Сатурн символизировал неумолимое всепожирающее время. Личность, что и говорить, малоприятная, хотя и сынок с папашей тоже не особенно церемонился. Так что поэт имел полное право написать:
А к полночи восходит на востоке
Мертвец Сатурн и блещет, как свинец.
Поистине зловещи и жестоки
Твои дела, Творец!
Подобно Юпитеру, Сатурн представляет собой огромный газовый шар, стремительно вращающийся вокруг оси. Сутки на поверхности Сатурна продолжаются 10 часов 40 минут. Хотя Сатурн не очень сильно уступает Юпитеру в размерах (его диаметр всего на 20 с небольшим тысяч километров меньше, чем у царя планет, и составляет 120 500 километров), он в три с лишним раза легче него, однако в 95 раз массивнее Земли. Это объясняется уникально низкой средней плотностью шестой планеты: она меньше плотности воды и составляет 0,7 г/см3 против 1,33 г/см3 у Юпитера, то есть почти вдвое ниже. Сатурн не способен утонуть даже в керосине.
Сатурн удален от Солнца почти на полтора миллиарда километров – вдесятеро дальше Земли, поэтому на единицу площади он получает в 90 раз меньше солнечного тепла, а его температура на границе верхней облачности не превышает минус 120 градусов по Цельсию. Однако тепловое излучение его недр вдвое превосходит поток энергии, получаемый им от Солнца. Сатурн – водородно-гелиевый шар, но в отличие от Юпитера он содержит значительно больше водорода по сравнению с гелием – 94 % и 6 % соответственно (по объему). Орбита этого холодного гиганта представляет собой почти правильную окружность, а полный оборот вокруг Солнца он совершает за 29 с половиной лет.
Сатурн и его спутники
Знаменитые кольца Сатурна впервые обнаружил голландский физик и астроном Христиан Гюйгенс во второй половине XVII века, а еще четверть века спустя французский астроном итальянского происхождения Дж. Кассини сумел разглядеть темную щель, разделяющую яркое плоское кольцо надвое. Внешнюю часть этого гигантского ожерелья, простирающегося почти на миллион километров, назвали кольцом А, а внутреннюю – кольцом В. Впоследствии удалось выявить еще четыре кольца – С, D, Е и F, а в 1980–1981 годах американские космические зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» передали на Землю снимки Сатурна и его колец с высоким разрешением. На этих снимках отчетливо видно, что кольца Сатурна состоят из многих тысяч отдельных узких колечек. Система колец, опоясывающая шестую планету, – это мириады каменных и ледяных обломков самой различной величины и формы.
Сатурн столь же полосат, как и Юпитер, но из-за низких температур, вымораживающих пары аммиака с образованием густого тумана, его широтные пояса видны не так отчетливо. Близ северного полюса обнаруживается гигантский атмосферный вихрь овальной формы размером с Землю, получивший название Большого коричневого пятна. В атмосфере Сатурна дуют сильные зональные ветра, скорость которых – от 100 до 500 метров в секунду в зависимости от широты. Подобно Юпитеру, Сатурн обладает мощным магнитным полем, ось которого совпадает с осью вращения планеты.
Из 56 лун Сатурна наибольший интерес представляет его крупнейший спутник – Титан, немного уступающий Ганимеду, но превосходящий по размерам Меркурий. Его диаметр составляет 5150 километров, но разглядеть детали на поверхности планеты не представляется возможным из-за плотной атмосферы, давление которой в полтора раза больше, чем на Земле на уровне моря. Атмосфера Титана почти целиком состоит из азота (98,4 %), а на долю метана приходится всего лишь 1,6 %. Кроме того, в ней обнаруживаются примеси пропана, этана, ацетилена, аргона, гелия, окиси и двуокиси углерода и некоторых других газов. Температура верхних атмосферных слоев приближается к минус 120 градусам по Цельсию, тогда как температура поверхности планеты много ниже и составляет минус 179 градусов, что объясняется своеобразным антипарниковым эффектом (густой туман рассеивает и отражает солнечные лучи). Между прочим, если бы человек каким-то чудом оказался на Титане, он, по всей вероятности, сумел бы запросто парить в его очень плотной атмосфере, прицепив к рукам крылья наподобие греческого Икара, поскольку сила тяжести на поверхности крупнейшей луны Сатурна в семь раз меньше земной.
До недавнего времени ученые полагали, что под облачной шубой Титана может скрываться океан километровой глубины из этана, метана и азота, однако данные, полученные автоматической станцией «Кассини», посетившей окрестности Сатурна и сделавшейся его искусственным спутником, заставили пересмотреть это мнение. В начале 2005 года «Кассини» отстрелила зонд «Гюйгенс», который вошел в атмосферу Титана и с помощью парашюта совершил мягкую посадку на его поверхность. Оказалось, что жидкости на Титане весьма негусто: пока удалось найти лишь сравнительно небольшие углеводородные озера в районе северного полюса. После «прититанивания» «Гюйгенса» эта планета стала единственным спутником в Солнечной системе (не считая, разумеется, Луны), на поверхность которой опустился космический зонд. А станция «Кассини» продолжает исправно трудиться на орбите Сатурна до сих пор.
До второй половины XVIII века никто и никогда не появлялся на свет под знаком Урана, ибо наши предки не ведали о существовании этого небесного тела. Седьмая планета Солнечной системы была открыта в 1781 году англичанином Вильямом Гершелем, за что он удостоился звания придворного астронома с окладом в 200 фунтов. Новичка почти сразу же окрестили Ураном, что было вполне естественно: раз Сатурн приходится Юпитеру родным папой, то очередную планету следовало назвать в честь дедушки.
Уран кружится вокруг Солнца на расстоянии около 3 миллиардов километров, совершая полный оборот за 84 года со скоростью почти 7 километров в секунду (орбитальная скорость Земли – 29 километров в секунду). Ничего удивительного в этом нет, ибо чем дальше планета отстоит от Солнца, тем медленнее она вращается – так гласит третий закон Кеплера. А вот осевое вращение Урана вполне уникально: плоскость его экватора наклонена к плоскости орбиты под углом 98 градусов, так что он вращается вокруг оси практически лежа на боку. Поэтому продолжительность дня и ночи на седьмой планете намного превышает период ее осевого вращения. Солнце, которое с поверхности Урана выглядит яркой звездой, медленно, в течение 21 земного года, поднимается в небе, а достигнув зенита, еще 21 год неторопливо ползет вниз, пока не скроется за горизонтом. Наступает 42-летняя ночь. Так обстоит дело на полюсах, где продолжительность дня и ночи составляет по 42 года. На широте 30 градусов день и ночь длятся по 14 лет, а на широте 60 градусов – по 28. Период осевого вращения Урана равняется в среднем 15 часам, ощутимо меняясь в зависимости от широты.
Как и другие планеты-гиганты, Уран представляет собой огромный газовый шар, на 85 % состоящий из водорода, на 12 % – из гелия и на 2,3 % – из метана. Его средняя плотность лишь немного превышает плотность воды и составляет 1,3 г/см3, а масса в 14,5 раза больше массы Земли. По размерам седьмая планета заметно уступает Юпитеру и Сатурну, однако ее диаметр (около 51 120 километров) в четыре раза превышает земной. Уран – очень холодный мир. Температура его поверхности почти не меняется по широте, но значительно колеблется в зависимости от глубины – от минус 210 градусов Цельсия на уровне верхней облачности до минус 170 градусов в подоблачном слое. В отличие от других газовых гигантов, Уран практически не имеет внутренних источников тепла. У седьмой планеты обнаружено мощное магнитное поле и девять очень узких и плотных колец, почти не отражающих солнечного света. До настоящего времени в окрестностях Урана побывал один-единственный космический зонд – «Вояджер-2», стремительно пролетевший мимо него в январе 1986 года.
Нептун (снимок из космоса)
А что может сказать наука о потрохах лежащего на боку дедушки? В книге «Астрономия: век XXI» читаем:
Согласно модели внутреннего строения Урана, в центре температура планеты должна быть ниже, чем у Юпитера и Сатурна, но выше, чем у Земли, – около 7200 К, а давление около 8 миллионов бар. Над большим ядром, состоящим из металлов, силикатов, льдов аммиака и метана и занимающим около 0,3 радиуса планеты, должна находиться мантия из смеси водяного и аммиачно-метанового льдов. На уровне 0,7 радиуса от центра начинается газовая оболочка из водорода и гелия.
