Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Как видим, в исследовании Солнечной системы, помимо чисто «бухгалтерских» достижений, выражающихся количеством открытых объектов, есть прогресс и в принципиальных вопросах (как известно, количественные изменения неизменно переходят в качественные). За последние годы в популяции малых тел Солнечной системы открыто несколько новых классов объектов, интересных как своими физическими свойствами, так и характером движения. Например, выделено несколько новых семейств: сближающиеся с Землей астероиды; троянцы Нептуна и (возможно) Марса; кентавры, движущиеся на орбитах между планетами-гигантами; астероиды на подковообразных орбитах; астероиды со спутниками и двойные астероиды; а также временные спутники больших планет, объекты пояса Койпера, сгорающие в атмосфере Солнца кометы, кувыркающиеся астероиды и спутники. Кроме этого, семейство планет разделилось на два подкласса — большие, или классические, планеты и планеты-карлики (пока их три: Плутон, Церера и Эрида). Решение об исключении Плутона из группы классических планет получило огромный общественный резонанс и для многих оказалось болезненным («Астрономы обещали найти десятую планету, а сами сократили их число до восьми!»). Страсти еще не улеглись, но, по-видимому, новая номенклатура приживется.

Все малые тела теперь делятся на две основные группы — движущиеся внутри орбиты Нептуна (cis-Neptunian objects) и вне его орбиты (trans-Neptunian objects, TNOs). Между до-нептуновыми и за-нептуновыми объектами также обнаружились малые тела. Речь идет не о спутниках Нептуна, а об «условно-свободных» телах — троянцах Нептуна. В марте 2008 г. их было известно 5; все они в диаметре более 100 км, и все движутся более или менее по орбите Нептуна на 60° впереди него, в окрестности точки Лагранжа L₄. Чтобы не усложнять классификацию, троянцев Нептуна отнесли к первой группе.

Учитывая огромное количество новооткрытых малых тел, очевидно, в ближайшее время будут выделены и новые их группы. Например, предлагается выделить новое семейство «дамоклоидов» (Damocloids), названного по имени объекта 5335 Damocles, имеющего долгопериодическую высокоэксцентричную орбиту, такую, как у кометы Галлея, но при этом не демонстрирующего кому и хвост. Уже найдены десятки подобных объектов, вероятно, являющихся дегазированными ядрами комет, покрытыми толстой корой (поверхность у всех очень темная). Среди них сам Дамокл выделяется тем, что движется по ретроградной орбите — характерный признак кометы.

Как всегда в науке, накопление фактов и следующий за этим период классификации заканчиваются более глубоким пониманием эволюции и ее механизмов — за «леннеевским» периодом следует «дарвиновский». Скоро этот период наступит и в изучении Солнечной системы. К счастью, мы еще многого не понимаем в ее истории. А значит, самые интересные открытия — впереди!

Глава II

НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА

Начало

Наряду с астрометрией небесная механика — древнейшая ветвь астрономии, существовавшая уже в третьем тысячелетии до н.э. Основная двуединая задача небесной механики от античности до наших дней — построение математической модели движения небесных тел и определение ее параметров из наблюдений.

В этой статье я буду использовать современные термины. Но для передачи аромата эпохи полезно иногда приводить и старые. Любя высокопарный стиль, наши предшественники говорили не «модель», а «Система Мира». Словосочетание небесная механика появилось и вошло в употребление лишь после публикации в 1798 г. одноименного сочинения П.С. Лапласа. А как же говорили до этого? В древности — никак. Астрономия, и все тут! Потом стали добавлять прилагательные и долго отождествляли теоретическую астрономию и небесную механику. Потом теоретические разделы появились и в других ветвях астрономии — прежде всего, в астрофизике, и сейчас термин «теоретическая астрономия» практически вышел из употребления.

История небесной механики делится на два больших периода: до и после выхода в 1686 г. книги И. Ньютона «Математические начала натуральной философии». С этого момента начинается наука в современном смысле слова. Движение предстало однозначным следствием физических причин, тогда как раньше причины известны не были и математические модели ничем не ограничивались, кроме как недостатком фантазии ученых или идеологическими догмами, господствовавшими в обществе.

Многие мои друзья-астрофизики (начало астрофизики как современной науки произошло еще при жизни некоторых ныне здравствующих долгожителей) говорят мне, что небесная механика как наука началась с Ньютона, а до этого была только преднаукой. Не буду спорить о терминологии, ведь по-существу мы представляем развитие науки одинаково. Щедро предлагаю противоположное: добавить к возрасту астрофизики несколько тысячелетий. Ведь цвет и яркость Луны, Солнца, звезд, планет говорят кое-что об их физических свойствах; мерцание света и цвета звезд, изменение цвета и яркости светил в зависимости от высоты над горизонтом, изменение цвета и яркости Луны при полном лунном затмении говорят о свойствах атмосферы третьей планеты; неизменное появление четок Бейли и короны при полном солнечном затмении говорит о рельефе Луны и свойствах солнечной атмосферы и короны. Можно и продолжить: метеоры, метеориты, кометы, новые звезды…

Слушается дело о солнечном затмении

Древний, очень древний Китай, 2137 г. до н.э. Суд. Двое обвиняются в государственном преступлении. Прокурору нет нужды изобретать хитрые аргументы в поддержку обвинения. И вовсе не потому, что идет тридцать седьмой год. Обвинитель краток:

«Императорские астрономы Хи и Хо не предсказали солнечного затмения! Это знают и могут подтвердить все. В результате дракон начал пожирать Солнце на глазах у пораженного народа, не подготовленного к отражению страшной агрессии, не предупрежденного теми, кто должен был сделать это по долгу службы».

Он передохнул, вытянул обличающую руку в сторону бледных ученых и продолжал:

«А они предавались разврату ночью вместо того, чтобы наблюдать за светилами, пьянствовали днем вместо того, чтобы вычислять и обрабатывать наблюдения. К счастью, бдительные стражи Государственной Безопасности не растерялись, подняли народ и бросили его на борьбу с драконом. Страшный шум от сковородок, кастрюль, тазов, по которым неистово колотил с дикими воплями народ, испугал дракона и тот убрался восвояси. Иначе исчезло бы Солнце и погибла бы Поднебесная Империя (страшно подумать!) и все другие, варварские народы Земли (что, впрочем, несущественно и в обвинение не входит). Смерть государственным преступникам!»

Защита ничего не могла противопоставить — затмение действительно наступило, но не было предсказано. Несчастных казнили… А мы с вами по методу Шерлока Холмса сделаем выводы из этой печальной истории.

Вывод первый. Свыше четырех тысяч лет назад астрономия уже была настолько развита в Китае, что специалисты почти безошибочно предсказывали затмения Луны и Солнца. Если бы они ошибались хотя бы в одном случае из десяти, в Китае переказнили бы всех астрономов.

И в самом деле, китайцы уже тогда неплохо представляли себе движение Луны и Солнца по небесной сфере, что и нужно для предвычисления затмений.

Вывод второй. Астрономия находилась на государственной службе. Занятия наукой приравнивались к военным занятиям. Не потому ли Древний Китай — единственное из древних государств, не исчезнувшее с лица земли вслед за Шумерией, Вавилоном, Ассирией, Египтом, Карфагеном, Римом…

Вывод третий. Затмения предсказывают не за сутки, не за месяц, а по крайней мере на год-два вперед. Императору лучше об этом не говорить, а то уволит. Так что можно пьянствовать месяц подряд (больше тоже нельзя — заметят и выгонят), а потом наверстать упущенное. Значит, Хи и Хо НЕВИНОВНЫ! Просто астрономия была еще в зачаточном состоянии, и прогноз затмений изредка давал сбои. Подобное уже было немыслимо в цивилизованных странах со II века н.э. «Неожиданность» затмения перед битвой при Калке свидетельствует лишь о дикости большинства (но не всех!) русских князей того времени.