Сатурн — планета-уникум

Название свое Сатурн получил по имени древнеримского бога времени и судьбы (греки называли его Кроносом).

Когда восставшие титаны свергли своего отца Урана и посадили на престол младшего брата Кроноса, новому царю богов предсказали гибель от руки собственного сына. Предусмотрительный Кронос принял меры и пожирал каждого народившегося младенца. Но когда родился Зевс, его матери — Рее — удалось спрятать сына. Подросший Зевс с помощью тех же титанов — своих дядей и теток — восстал и скинул с трона жестокого бога-отца. С тех пор Кронос, распоряжаясь судьбой и временем, дал волю своему характеру, вымещая обиду на людях. Так трактуют мифы историю бога-изгнанника, давшего имя шестой планете Солнечной системы, великолепному и пока неповторимому Сатурну.

В древности Сатурн был символом несчастья. Тусклый, свинцовый свет его, казалось, предвещал неприятности. Это последняя из планет, заметная невооруженным глазом. И потому долгие годы ее орбита считалась границей Солнечной системы.

29 лет, 5 месяцев и 16 дней нужно Сатурну, чтобы облететь вокруг Солнца. При этом каждый год, с опозданием на 13 дней, он бывает в противостоянии, то есть занимает место точно на продолжении прямой линии, соединяющей Солнце и Землю. Здесь его удобнее всего наблюдать.

В 1610 году Галилей был поражен видом планеты, представленной тремя расплывчатыми пятнами.

Увидев столь странную картину, осторожный итальянец объявил, на всякий случай, что им сделано открытие. Но суть его зашифровал, переставив буквы ключевой фразы в порядке, известном ему одному. Получилась анаграмма: Smaisnermielmbpobtalevmibaneuvdtlamiras. Ах, сколько усилий потратили напрасно современники, расшифровывая тайнопись! Сколько пустого времени посвятил этому занятый изучением Марса Кеплер. После множества перестановок, убрав три лишних и добавив две недостающих, по его мнению, буквы, Кеплер составил великолепную фразу, раскрывавшую, как он думал, смысл работы Галилея: «Salve imbestineum geminata Martia proies», что означало: «Привет вам, близнецы, Марса порождение». Увы, хотя через два с лишним столетия у Марса действительно были открыты два спутника, в тот момент Кеплер ошибался. Галилей, убедившись при повторных наблюдениях в правильности своего вывода, восстановил порядок букв и опубликовал расшифровку анаграммы: «Altissimum planetam tergeminum observari», что в переводе с латинского означало: «Высочайшую планету тройною наблюдал».

Некоторое время спустя в письме к посланнику великого герцога Тосканского знаменитый астроном так описывал свои наблюдения: «Когда я наблюдаю Сатурн, центральная звезда кажется самой большой; две другие располагаются одна к востоку, другая к западу по линии, не совпадающей с направлением зодиака, и касаются ее. Они — словно два служителя, помогающие Сатурну совершать свой путь, постоянно остаются по обе стороны. В меньшую же трубу звезда кажется удлиненной в виде оливы».

К сожалению, самодельная труба Галилея давала такое скверное изображение, что добавить что-либо еще к своему первому сообщению ему так и не удалось. А через два года, решив повторить наблюдения, падуанский профессор обнаружил, что никаких «служителей» возле центральной звезды нет. Галилей страшно разочаровался. Уверенный, что два боковых придатка — всего лишь оптический обман, он забросил наблюдения Сатурна и больше ими не занимался.

Около полувека не появлялось никаких новостей о «высочайшей» планете, пока не увлекся шлифовкой стекол и астрономическими наблюдениями молодой Христиан Гюйгенс. В 1657 году, занявшись наблюдениями Сатурна, он, по примеру Галилея, опубликовал некое открытие, скрыв суть его тоже под анаграммой: «aaaaaa, cccc, d, eeeee, g, h, iiiiiii, llll, mm, nnnnnnnnn, oooo, pp, q, rr, s, tttt, uuuu».

Таким видят земные наблюдатели кольцо Сатурна в различное время

И лишь три года спустя дал ее расшифровку: «Annulo cingitur tenue, nusquam cohaerente ad eclipticam in clinato». Означало это: «Кольцом окружен тонким, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».

Итак, у Сатурна было открыто кольцо! Что оно собой представляло, никто не знал. Скоро выяснилось, что на самом деле это не одно кольцо, а несколько, отделенных друг от друга щелями. За время своего обращения вокруг Солнца Сатурн дважды поворачивается к нам так, что кольцо пропадает из виду, становясь ребром к земным наблюдателям. Один из таких моментов и смутил в свое время Галилея.

Изумительное зрелище представляет собой эта планета, если наблюдать ее в хороший телескоп: золотисто-желтый шар с заметными полосами медленно плывет, окруженный серебристым мерцанием кольца. Сатурн, подобно Юпитеру, тоже очень быстро вращается вокруг своей оси. Его сутки — всего 10 земных часов 14 минут. Если учесть, что год Сатурна длиннее нашего в двадцать девять с половиной раз, то календарный год сатурнианцев должен содержать около 25 000 дней!

Астрономы считают, что не только скоростью вращения, но и физическими свойствами Сатурн похож на Юпитер. Те же цветные облака-пятна, только сильнее размытые из-за большей дальности расстояния. Те же полосы. Спектр, подтверждающий наличие водорода, метана и аммиака. Сильное магнитное поле. И даже радиоизлучение. Однако по массе Сатурн меньше Юпитера. Он занимает второе место в солнечном семействе. И, не претендуя на роль Солнца, имеет, надо полагать, более спокойный характер. Еще несколько лет назад, начни описывать его семейство, я бы написал: «У Сатурна 9 спутников». Но астрономические открытия продолжаются. В 1966 году 15 декабря астроном Парижской обсерватории Одуэн Дольфус открыл новый, десятый, спутник планеты. Еще в 1954 году Дольфус с коллегами обнаружили в знаменитом кольце добавочные щели. Объяснить их существование можно было, только предположив, что у Сатурна есть еще один спутник, обращающийся совсем близко к границе кольца. Только он мог своим полем тяготения расщепить «корону» Сатурна на дополнительные щели. И Дольфус принялся за поиски. Продолжались они долго. Астроном менял инструменты, менял обсерватории: Соединенные Штаты, Англия — поиски безуспешны. В 1966 году Земля дважды проходила через плоскость колец Сатурна. Этот период был особенно удобен для наблюдений Дольфуса. На первое прохождение французский наблюдатель приехал в Советский Союз по приглашению Академии наук, чтобы поработать на инструментах советских обсерваторий — увы, безрезультатно. Дольфус был близок к отчаянию. Он вернулся во Францию и с трепетом стал готовиться ко второму исчезновению колец Сатурна. Если и на этот раз — ничего, следующего прохождения придется ждать целых 15 лет. Наступил декабрь. Астроном уже несколько дней следил за планетой, пользуясь телескопом обсерватории Пик-дю-Миди. Эта обсерватория расположена в горах на высоте 2870 метров и славится чрезвычайно спокойной и прозрачной атмосферой. Дольфус принял все мыслимые меры предосторожности и... поймал все-таки на фотопластинку крохотную блесточку, притаившуюся возле самого кольца. Третий закон Кеплера помог вычислить период обращения незнакомца — 18 часов. А в ночь с 31 декабря на 1 января 1967 года, когда во всем мире звенели бокалы в честь Нового года, Дольфус окончательно определил элементы орбиты нового спутника, отправил телеграммы различным обсерваториям мира и счастливый, как никто другой, отправился спать. Он сам себе сделал к Новому году такой подарок, о котором может только мечтать истинный астроном. Три ночи спустя существование указанного объекта было подтверждено другими наблюдателями. Теперь оставалось только «окрестить» новичка. Привилегия эта по традиции принадлежит первооткрывателю. И Одуэн Дольфус назвал десятый спутник Юпитера Янусом. Янус — древнеримский бог. Как и большинство из этой пестрой, легкомысленной компании, он — близкий родственник старого Кроноса — Сатурна. А специальностью его в Древнем Риме была охрана домашнего очага и входа в жилище. Считается, что именно должность привратника побудила изображать Януса двуликим. Ведь всякая дверь имеет две стороны. А любой вход служит и выходом...

Средняя яркость Януса соответствует примерно 14-й звездной величине¹. Его почти круговая орбита, с диаметром в 315 000 километров, расположена точно в плоскости кольца. Несмотря на такую опасную близость к Сатурну, Янус не разваливается. Предполагают, что он состоит из громадных, спаянных одна с другой глыб льда.

Что касается остальных спутников, то все они носят имена титанов — братьев и сестер Кроноса, а также его дочерей, внуков и племянников. У каждого спутника своя история. В этих историях отразились интересы, пристрастия и заблуждения своего времени. И каждая из них служит примером того, как разрушались предрассудки, уступая место знанию. Впрочем, судите сами. Вот один лишь пример того, как был открыт первый и самый большой из спутников Сатурна.

В прошлые века среди астрономов существовало мнение, что число всех спутников должно обязательно равняться числу планет. Эта уверенность уходила своими корнями в седую древность. И хотя в XVII веке уже почти никто не осмеливался протестовать против Коперниковой системы, многие заблуждения прежних веков сохранили за собой силу привычки.

В 1655 году Гюйгенс, наблюдая Сатурн, открыл спутник планеты. Казалось бы, нашел один спутник — ищи другие. Но Гюйгенс рассуждал иначе. «Сколько в мире планет? Шесть. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн! Сколько у них спутников? Меркурий, Венера и Марс спутников не имеют. У Земли — Луна. У Юпитера — четыре «галилеевы луны». Всего пять! Сколько остается на долю Сатурна? Один! Его-то и удалось открыть».

Кольцо-корона Сатурн

Кроме того, по законам средневековой мистики число двенадцать, которого достигало теперь количество планет и спутников, считалось совершенным. Короче говоря, обнаружив один спутник Сатурна, Гюйгенс уверился в том, что открывать больше нечего... Но прошло всего несколько лет — и его коллега Ж. Кассини открыл еще четыре спутника у «высочайшей планеты».

Однако не спутники — главное чудо Сатурна, а его кольцо. По измерениям О.В. Струве полная его ширина — примерно шестьдесят тысяч километров — весьма порядочно! Зато толщина этого странного образования, по мнению московского астронома М.С. Боброва, не более 10—20 километров — всего!

Начиная с Гюйгенса вопрос, что собой представляет кольцо, мучил астрономов. Ведь разглядеть эту структуру ни в один телескоп с Земли не удается. Первая мысль была о том, что это образование твердое. Но уж очень странной казалась такая конструкция. Тогда, может быть, кольцо состоит из воды? А может быть, из газа?.. Или это обломки, вроде прилетающих на Землю метеоритов, кружатся в бесконечном хороводе вокруг далекого Сатурна? Гипотез было много. Но лишь в XIX столетии англичанин Джеймс Клерк Максвелл и первая русская женщина-математик Софья Васильевна Ковалевская теоретически доказали, что кольца Сатурна должны состоять из твердых частиц. Скоро эта теория была подтверждена новыми наблюдениями и прочно вошла в жизнь. Оставался неясным вопрос: почему же обломки, кружащиеся вокруг планеты на расстоянии примерно ста тысяч километров, не концентрируются в спутники?.. И вот появляется еще одна любопытная теоретическая работа. Принадлежала она перу французского астронома Роша. Оказывается, спутники могут существовать самостоятельно не ближе определенного расстояния до центральной планеты. Стоит какому-нибудь из них приблизиться на два с половиной радиуса планеты, как приливные силы, вызванные тяготением, разорвут его на куски. Сразу возникло предположение: не является ли кольцо Сатурна остатками неосторожного спутника?.. Закон о предельно допустимом расстоянии для спутников в два с половиной радиуса планеты оказался всеобщим, пригодным для всех систем солнечного семейства. И сейчас его называют «пределом Роша». Кстати, в свете этой теории большие опасения вызывает судьба последнего из открытых спутников Сатурна — Януса. Слишком близок он к кольцу. Слишком близок к пределу Роша. Не исключено, что пройдет некоторое время — и в системе Сатурна снова окажется девять спутников... А блистающая корона планеты пополнится новыми материалами.

Примечания

1. Напоминаем, что самая слабая звездочка, видимая невооруженным глазом, имеет шестую звездную величину.