Читать книгу "Космос. От Солнца до границ неизвестного - Стивен Бэттерсби"

1821

Алексис Бувар высказывает предположение, что на положение Урана своим гравитационным полем влияет неизвестная планета.

1846

Иоганн Галле первым наблюдает планету, существование которой предсказал Бувар. Он находит ее с помощью расчетов Урбена Леверье. Планета получает название Нептун.

– 1910

Эйнар Герцшпрунг и Генри Норрис Рассел наносят характеристики звезд на диаграмму цвет – светимость. Звезды группируются на этой диаграмме в соответствии со своими спектральными классами и классами светимости, что намекает на их эволюцию.

1924

Артур Эддингтон создает теорию внутреннего строения звезд и на основе своей модели рассчитывает зависимость между массой и светимостью звезды. Из модели следует, что температура внутри звездных ядер достигает миллионов градусов.

1924

Эдвин Хаббл доказывает, что далекие туманности (каковыми их считали многие астрономы) на самом деле являются другими галактиками за пределами Млечного Пути. Это открытие чрезвычайно расширяет представление о Вселенной. Несколько лет спустя Хаббл выводит закон расширения Вселенной.

1938

Ханс Бете показывает, что термоядерный синтез является основным источником энергии у большинства звезд, подтвердив предположение Эддингтона.

1967

Джоселин Белл и Энтони Хьюиш открывают пульсары – сверхплотные вращающиеся нейтронные звезды, рожденные во взрывах сверхновых.

1970-е и 1980-е

Два космических аппарата «Вояджер» впервые снимают крупным планом Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а также некоторые их спутники.

1994

Комета Шумейкер – Леви 9 сталкивается с Юпитером.

1995

Мишель Майор и Дидье Келос обнаруживают планету, вращающуюся вокруг звезды главной последовательности 51 Пегаса. За этим следуетт шквал открытий экзопланет.

2005

Зонд «Гюйгенс» совершает посадку на Титане и делает первые снимки поверхности этого гигантского, окутанного смогом спутника Сатурна.

2016

Коллаборация LIGO сообщает о первом прямом наблюдении гравитационных волн, возникших в результате столкновения двух черных дыр.

3

Среди гигантов

Каждая из четырех планет-гигантов Солнечной системы по-своему примечательна – на них бушуют ужасающие ураганы, дуют сверхзвуковые ветры; в вышине проплывают диковинные облака, а поверхность первобытных вод скрывает неизмеримые глубины. Не менее удивительны и спутники этих планет, с их океанами, олицетворяющими первобытный ужас и мрак, вулканами, гейзерами и проливными метановыми дождями.

Царь-планета

Юпитер превосходит по массе все остальные планеты Солнечной системы, вместе взятые. Его гравитация формирует пояс астероидов. Его мощное магнитное поле содержит жесткие радиационные пояса. Попутно Юпитер выполняет роль «чистильщика» в Солнечной системе, избавляя нас от нашествия бродячих комет – его гравитационное поле служит для землян щитом безопасности.

В июле 2016 года зонд «Юнона» вышел на орбиту вокруг Юпитера. НАСА отправило космическую межпланетную станцию, чтобы изучить протекающие на планете процессы и ее структуру. Девять приборов «Юноны» старательно проникали своим механическим взором в глубины гигантских бурь, которые постоянно бушуют на Юпитере. Зонд рисовал картину распределения гравитационных и магнитных полей, искал признаки твердого ядра и наблюдал всполохи полярных сияний, лихорадящих атмосферу планеты.

У «Юноны» была необычная траектория. Путь космической станции пролегал не вдоль экватора газового гиганта, а над его полюсами. Это удерживало станцию на безопасном расстоянии от радиационных поясов Юпитера, которые представляют несомненную опасность для электроники и электрических систем космических аппаратов.

Космический аппарат облетел вокруг Юпитера 37 раз. В начале 2018 года отдали команду жесткой посадки на планету, и «Юнона» перестала существовать.

Первые данные, полученные в апреле 2017 года, бросили вызов всем нашим представлениям о планете, от ее атмосферы и до внутреннего строения. В атмосфере Юпитера, вдоль его экватора, нашли плотную зону аммиачного газа; в других областях аммиак был более разрежен. Несомненно, формирование погоды Юпитера сильно зависит от присутствия аммиака. Мы и раньше знали, что Юпитер окутан аммиачными облаками, но существование проникающего на такую глубину пояса аммиачного газа – а он тянется вглубь под облака на 300 км – оказалось сюрпризом. Погода на Юпитере затрагивает обширный диапазон высот – это также стало для ученых новостью.

Еще одна неожиданность: магнитное поле Юпитера оказалось очень мощным, а у магнитосферы неправильная форма. Искривление поля может быть вызвано необычным динамо-эффектом: он формируется в нескольких внутренних слоях Юпитера, которые расположены далеко от ядра – возможно, в слое металлического водорода.

Уже на первых этапах исследования планеты зонд получил важные сведения о ее атмосфере. Камера зафиксировала и отослала на Землю снимки десятков гигантских, шириной в сотни километров циклонов, бушующих над полюсами. Ранее об их существовании даже не подозревали. В поясах к югу от юпитерианского экватора замечены странные белые овалы. Возможно, это облака, состоящие из аммиака и гидразина. Последнее вещество используют на Земле в качестве ракетного топлива.

Растворяющееся ядро

Зонд бросил вызов и моделям внутренней структуры Юпитера. Раньше считалось, что внутри он довольно однороден: атмосфера, состоящая из молекулярного водорода, простирается вглубь примерно на 1000 метров. Предполагалось, что в более низких слоях из-за огромного давления водород превращается в металл: протоны блуждают в море электронов; капли гелия и других элементов могут в виде дождя падать из атмосферы. А еще ниже, на глубине 70 000 км, должно было находится небольшое твердое ядро. Такая картина строения Юпитера основывалась на данных о гравитационном поле планеты.

Но самые первые измерения гравитационного поля, выполненные «Юноной», внесли коррективы в эту модель. Оказалось, что внутренние слои планеты не столь однородны по своему составу. Ядро Юпитера не твердое, как у Земли, а скорее «размытое» – в него проникают вышележащие слои металлического водорода. Такая картина соответствует более ранним расчетам (2011) внутреннего строения Юпитера, согласно которым твердое ядро планеты может постепенно растворяться, подобно таблетке, брошенной в воду.

В настоящее время считается, что планеты-гиганты – такие как Юпитер и Сатурн – на начальных этапах своего развития являются твердыми телами, состоящими из камня и льда. Затем, когда они достигают десятикратной массы Земли, их поле тяготение начинает всасывать газ из родительской туманности. Вокруг них образуется плотная атмосфера, состоящая в основном из водорода. Забавно, но, согласно некоторым исследованиям, масса юпитерианского ядра меньше десяти масс Земли, в то время как в ядре меньшего собрата Юпитера, Сатурна, «упаковано» от 15 до 30 Земель.