Материалы по истории астрономии

Фаэтон, или Планета Ольберса

А что же Церера? Стала ли она полноправным членом нашей планетной системы? Думаю, если бы других тел в промежутке между Марсом и Юпитером не нашлось, астрономы смирились бы с малым размером Цереры и стали бы называть ее планетой. Однако дело приняло неожиданный оборот. Тот самый врач-астроном Ольберс, который вторично открыл Цереру, через несколько месяцев, в марте 1802 г., обнаружил еще одно небесное тело, названное Палладой. Оно оказалась приблизительно такого же блеска и почти на таком же расстоянии от Солнца, что и Церера. В 1804 г. немецкий астроном Карл Людвиг Хардинг (1765—1834) открыл третий астероид — Юнону. А в 1807 г. Ольберс нашел еще один астероид — Весту. Характеристики этих тел приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Крупнейшие астероиды Главного пояса

Номер и имя	Диаметр, км	Большая полуось, а. е.	Эксцентриситет	Наклонение, °
1 Церера¹	960×932	2,767	0,0789	10,6
2 Паллада	570×482	2,774	0,2299	34,8
3 Юнона	240	2,669	0,2579	13,0
4 Веста	530	2,362	0,0895	7,1

Теперь уже требовалось спасать «закон» Тициуса — Боде: слишком много планет обнаружилось между Марсом и Юпитером. Ольберс почувствовал это уже после открытия второго астероида; в письме к Боде он писал: «Где тот прекрасный, закономерный порядок, которому подчинялись планеты в своих расстояниях? Мне кажется, еще рано философствовать по этому поводу; мы должны сначала наблюдать и определять орбиты, чтобы иметь верные основания для наших предположений. Тогда, может быть, мы решим или, по крайней мере, приблизительно выясним, всегда ли Церера и Паллада пробегали свои орбиты в мирном соседстве, отдельно одна от другой, или обе являются только обломками, только кусками прежней большой планеты, которую взорвала какая-нибудь катастрофа». Так, пытаясь спасти изящное правило Тициуса — Боде, Ольберс указал выход из ситуации, предположив, что рой малых тел — это осколки некогда существовавшей на этом месте большой планеты. Возможно, она сама взорвалась, а может быть, разрушилась от удара кометы. Это уже детали. Главное — большой планеты не видно, а осколки налицо!

Эта идея показалась привлекательной многим ученым. Гипотетическое тело сначала так и называли — планета Ольберса. А значительно позже, в 1949 г., московский астроном Сергей Владимирович Орлов (1880—1958) предложил для несуществующей планеты мифическое имя Фаэтон, в память об известном персонаже греческих легенд. Напомню, что так звали сына Гелиоса, бога Солнца; чтобы доказать свое божественное происхождение, Фаэтон взялся управлять солнечной колесницей отца и погиб, испепеленный огненным жаром, чуть не погубив при этом Землю.

Легенда о Фаэтоне замечательно соответствует гипотезе о погибшей планете. Некоторых ученых она стимулировала — и до сих пор еще стимулирует — на детальную разработку этой идеи. Но большинство астрономов сегодня уверены, что такой планеты никогда не было. Их убеждает в этом то, что астероиды образуют несколько обособленных групп, как по своему составу — железные, каменные, углистые, — так и по форме орбит. Невозможно представить, что когда-то все они были частями одного тела.

Рис. 4.7. Генрих Вильгельм Ольберс.

Впрочем, нам следует вновь вернуться в XIX век. Ольберс обратил внимание, что орбиты Цереры и Паллады имеют почти одинаковый размер, но разный наклон, а значит, пересекаются в двух точках. Естественно, он решил, что одна из этих точек была местом гибели предполагаемой планеты. Отсюда Ольберс сделал вывод: астероиды целесообразно искать не по всему небу, а в окрестности точек пересечения орбит Цереры и Паллады. Именно таким образом были открыты Юнона и Веста. Казалось, гипотеза Ольберса имеет шанс перейти в разряд теорий, т. е. обоснованных и доказанных идей. Но дальнейшие поиски астероидов в точках неба, указанных Ольберсом, остались безрезультатными.

После открытия первых четырех астероидов астрономы усиленно продолжали поиск новых. Но до изобретения фотографии это было крайне сложным делом. Пятую «малую планету» открыли только через 38 лет! Почтовый чиновник в отставке из немецкого города Дрейзена (Дрездена), любитель астрономии Карл Людвиг Генке (1793—1866), наблюдая в собственный небольшой телескоп Весту, заметил рядом с ней звездочку 9,5^m. Так 8 декабря 1845 г. была открыта Астрея. Не зная обстоятельств, можно было бы думать, что скромному пенсионеру просто повезло. Но это «везение» стало наградой за 15 лет систематических поисков. Последующие наблюдения позволили определить методом Гаусса орбиту Астреи, оказавшуюся эллипсом с большой полуосью 2,58 а. е. Вычисления показали, что орбита пятого астероида не пересекается с орбитами первых четырех, следовательно, Астрея не укладывается в рамки гипотезы Ольберса. 1 июня 1847 г. тот же неутомимый Генке открывает шестой астероид — Гебу. В том же году американец Дж. Э. Хемд и чуть позже независимо от него англичанин Д. Хинд обнаруживают седьмой и восьмой — Ириду и Флору. После этого круг наблюдателей заметно расширился, и открытие астероидов стало делом «широких астрономических масс».

К 1860 г. были составлены и изданы хорошие карты звездного неба, позволившие выделять астероиды на фоне далеких звезд. Требовался лишь небольшой телескоп и изрядное терпение: сравнивая участки неба с картой — звезда за звездой, — нужно было отыскать новое светило. Это напоминало игру «Найди отличие». В последующие ночи следовало наблюдать за перемещением «лишней звезды», чтобы определить орбиту. Этим делом увлеклось немало любителей астрономии, и благодаря им число открытых астероидов неуклонно росло.

Немного позже началось развитие фотографии. В 1889 г. немецкий астроном, будущий профессор Гейдельбергского университета Максимилиан Вольф (1863—1932) на собственной небольшой обсерватории начал систематическое фотографирование звездного неба. В 1891 г. он впервые обнаружил на фотопластинке изображение неизвестного астероида (№ 323 Бруция), после чего стал регулярно производить их поиск. В течение нескольких лет после этого приверженцы визуального поиска астероидов еще пытались конкурировать с фотопластинкой, но затем сдались: новая техника доказала свое превосходство.

Таблица 4.3. Число астероидов (N), открытых и получивших номер к указанной дате. Данные приведены на январь соответствующего года

Год	N	Год	N	Год	N
1801	1	1901	463	1996	6 800
1807	4	1911	714	2001	21000
1845	5	1931	1 198	2003	52 300
1848	8	1951	1569	2005	96100
1861	61	1971	1779	2007	148 000
1891	302	1991	4 655	2009	205 000

Фотографические пластинки экспонировались на экваториальном телескопе-рефракторе, который с помощью часового механизма тщательно отслеживал вращение небосвода, поэтому звезды получались точками. Но поскольку экспозиция длилась несколько часов, астероид успевал за это время заметно сместиться среди звезд и получался на фотопластинке в виде короткого штриха. Его нетрудно было отличить от звезд. Один только Макс Вольф за годы наблюдений обнаружил на своих фотопластинках 577 новых астероидов.

Рис. 4.8. Фотография звездного неба, полученная Максом Вольфом 21 марта 1892 г., на которой он впервые заметил астероид Свея (329 Svea), оставивший короткий прямой след в центре снимка.

Рис. 4.9. Количество астероидов с точно определенными орбитами, открытых в разные годы. Спад после 2000 г. объясняется тем, что для точного определения орбиты требуется несколько лет наблюдений.
Разумеется, не все единожды замеченные астероиды удавалось по-настоящему «открыть». Нередко астероиды терялись, затем снова находились и вновь терялись. Например, из 398 астероидов, открытых в 1931 г., утеряно было почти ¾. Постоянный номер и место в каталоге получают лишь те малые планеты, для которых удается провести длинный ряд наблюдений и вычислить надежную орбиту. Только это дает возможность в любой момент рассчитать положение астероида на небе и проверить, на месте ли он. Например, по данным Центра малых планет Смитсонианской астрофизической обсерватории, к 1995 г. было замечено около 28000 астероидов, более 7000 из них наблюдалось в противостоянии с Солнцем не менее двух раз, но лишь у 5000 были точно вычислены элементы орбит, им присвоили номера и многим дали собственные имена.

Рис. 4.10. Количество объектов, зарегистрированных в каталоге Центра малых планет. В подавляющем большинстве это астероиды Главного пояса, но есть также троянцы, кентавры, объекты пояса Койера и кометы.
Темп открытия астероидов в целом стремительно возрастает, хотя бывали эпохи «застоя» (например, последние годы Второй мировой войны), но были и чрезвычайно «урожайные» годы. Массовое открытие астероидов стало возможным с появлением широкоугольных камер Шмидта, позволивших провести несколько глубоких обзоров неба. По инициативе известного американского астронома Джерарда Койпера (1905—1973) на Йерксской и Мак-Дональдской обсерваториях в 1950—1952 гг. с помощью 25-сантиметровой камеры дважды почти полностью сфотографировали полосу вдоль эклиптики шириной 40°. На 2000 фотопластинок оказались зафиксированы изображения всех находящихся в этой области астероидов до 14,5^m. Эта работа известна как «Мак-Дональдское обозрение».
Спустя 10 лет массовый поиск астероидов был продолжен для выявления более слабых объектов. Осенью 1960 г. на обсерватории Маунт-Паломар с помощью камеры Шмидта было проведено фотографирование небольшой области неба, размером 8×12°, на эклиптике. За два месяца было сфотографировано около 2200 астероидов примерно до 20^m, причем для 1811 из них удалось определить орбиты. Поскольку вычисления проводились на Лейденской обсерватории, этот обзор назвали «Паломар-Лейденским обозрением».
За последнее десятилетие электронные приемники света полностью вытеснили фотопластинки и значительно облегчили труд «охотников за астероидами». Теперь монотонную работу по поиску малых тел Солнечной системы осуществляет компьютер. Появились даже автоматические телескопы — наземные и космические, — вообще не требующие ночного труда наблюдателя. Теряется романтика профессии, астроном-наблюдатель превращается в инженера-программиста, но результаты впечатляют: к февралю 2010 г. число зарегистрированных астероидов перевалило за 482 420; количество астероидов с надежно вычисленными орбитами и, следовательно, получивших порядковые номера, вплотную приблизилось к 232 000, а собственные имена имеют уже около 15 615 астероидов (текущую статистику см. http://www.cfa.harvard.edu/iau/lists/ArchiveStatistics.html).

Рис. 4.11. Ввод изображения неба в компьютер позволяет осуществлять автоматический поиск объектов Солнечной системы в реальном времени: их перемещение на фоне далеких звезд и галактик заметно уже менее чем через час.
Кроме классических астероидов Главного пояса, движущихся между орбитами Марса и Юпитера, найдены объекты внутри орбиты Марса и даже внутри орбиты Земли, а также за орбитой Юпитера и даже Сатурна. Говорить о детальном изучении далеких астероидов пока не приходится, но внутри орбиты Юпитера они изучены неплохо. Крупных тел среди них мало: только у 30 из них диаметр превышает 200 км, еще около 250 имеют диаметры до 100 км; астероидов с диаметрами более 1 км порядка 100 тысяч. Поэтому не исключено, что скоро будут «инвентаризованы» все астероиды диаметром более 1 км, которые могут представлять угрозу для земной биосферы в целом. По оценкам, в Солнечной системе существуют миллионы астероидов размером с булыжник.
В эпоху массового открытия астероидов астрономам пришлось изобретать новую систему для их обозначения. Уже никто не мечтает придумать каждому астероиду личное имя. Тем малым планетам, орбиты которых надежно вычислены, дают порядковый номер (иногда позже предлагают и имя). А чтобы не запутаться среди объектов, открытых недавно и находящихся в процессе изучения, введена следующая система обозначений. Если объект наблюдается по крайней мере в течение двух ночей и не может быть отождествлен с уже известными объектами, ему присваивается предварительное обозначение, состоящее из следующих символов: год открытия + буква, обозначающая полумесяц этого года + буква, обозначающая номер открытия в этом полумесяце + число, обозначающее количество повторений всего алфавита в данном полумесяце. Все месяцы текущего года разбиты на полумесяцы, которым приведены в соответствие 24 буквы латинского алфавита, исключая буквы I и Z (табл. 4.5). Порядок открытия объекта в данном полумесяце указывается латинскими буквами, исключая букву I:
Таблица 4.5. Первая буква, указывающая полумесяц открытия астероида

Буква Даты Буква Даты

А 1—15 января N 1—15 июля

В 16—31 0 16—31

С 1—15 февраля Р 1—15 августа

D 16—29 Q 16—31

Е 1—15 марта R 1—15 сентября

F 16—31 S 16—30

G 1—15 апреля Т 1—15 октября

H 16—30 U 16—31

J 1—15 мая V 1—15 ноября

К 16—31 w 16—30

L 1—15 июня X 1—15 декабря

M 16—30 Y 16—31

А = 1 F = 6 L = 11 Q = 16 V = 21

В = 2 G = 7 M = 12 R = 17 W = 22

С = 3 H = 8 N = 13 S = 18 X = 23

D = 4 J = 9 O = 14 T= 19 Y = 24

Е = 5 K = 10 P = 15 U = 20 Z = 25

Таким образом, буква A во второй позиции буквенной части кода означает 1-й открытый объект данного полумесяца, a Z — 25-й. С 26-го по 50-й объекты обозначаются теми же буквами — от А до Z — с последующей цифрой 1. Следующие 25 объектов имеют в конце цифру 2. В общем, число после букв означает число периодов по 25, которое надо прибавить к номеру буквы, чтобы получить порядок объекта, открытого в данном полумесяце. Например, порядок обозначений открытий в первой половине сентября 2010 г. будет следующим: 2010 RA, 2010 RB ... 2010 RY, 2010 RZ, 2010 RAI ... 2010 RZ1, 2010 RA2 ... 2010 RZ9, 2010 RA10... и т. д.
Я бы не назвал эту систему обозначений удобной, но она используется уже с 1925 г., и пока ни у кого не поднялась рука переделать ее на более рациональную. К сожалению, астрономия, как одна из древнейших наук, отягощена множеством исторических «хвостов», особенно по части номенклатуры объектов. Это затрудняет общение астрономов с другими специалистами, а порой и со своими коллегами. Придет время, и астрономы в корне пересмотрят словарь своей профессии, как это сделали несколько десятилетий назад химики. А пока...
В канун наступления третьего тысячелетия интерес к астероидам в обществе особенно возрос и даже принял нездоровый характер. В конце 1990-х все чаще стали говорить об астероидной угрозе Земле, появилось множество апокалиптических прогнозов, подогретых талантливыми и не очень талантливыми художественными фильмами. Отчасти это способствовало выделению средств на программы поиска астероидов. Глубокие автоматические обзоры неба резко увеличили количество открытых астероидов, практически исчерпав все крупные тела Главного пояса и околоземного пространства.
Любопытно, что в ходе этой работы были найдены ранее потерянные малые планеты. Так, сенсацией 2000 г. стал астероид, получивший предварительное обозначение 2000 JW8. Он был отождествлен с астероидом (719) Альберт, который открыли еще в 1911 г., но вскоре после этого потеряли. В течение 89 лет он числился в списке утерянных астероидов. Несмотря на то, что период его обращения вокруг Солнца составляет 4,28 года, его сближения с Землей происходят раз в 30 лет. Следовательно, он должен был быть виден в 1941 и 1971 гг., однако со времени открытия ни разу не наблюдался. Наблюдения 2000 г. позволили уточнить его орбиту и, таким образом, закрыть список потерянных астероидов. Теперь все астероиды, имеющие номера в общем списке нумерованных планет, имеют уточненные орбиты.
По составу астероиды разнообразны: есть каменные, металлические, богатые углеродистым веществом. Из обнаруженных астероидов можно было бы собрать небольшую планету. Но накапливается все больше аргументов в пользу того, что как единое тело «планета Ольберса» никогда не существовала.
Впрочем, само имя «Фаэтон» не пропало: его присвоили небольшому астероиду № 3200 диаметром б км, открытому в 1983 г. с помощью Инфракрасного астрономического спутника IRAS (InfraRed Astronomical Satellite). Астероид движется по сильно вытянутой орбите, пересекающейся с орбитой Земли, и приближается в перигелии к Солнцу всего на 0,14 а. е., почти втрое ближе, чем Меркурий. Неспроста ведь дали астероиду это имя. Легенда о Фаэтоне вспоминается еще и потому, что этот отчаянный астероид разрушается буквально у нас на глазах. Астрономы считают, что именно он является родительским телом метеорного потока Геминиды. Возможно, это вообще не астероид, а «мертвое» ядро бывшей кометы, которая, приблизившись к Солнцу, рассыпала рой мелких частиц вдоль своей орбиты, «поджарилась» в лучах светила, покрылась темной корой и перестала выбрасывать газовый хвост — украшение молодых комет.
Для тех, кому не терпится увидеть, как разрушается Фаэтон, сообщаю: Геминиды — это ежегодный метеорный поток, радиант которого лежит в созвездии Близнецы (лат. Gemini), рядом с яркой звездой Кастор. Обычно Геминиды наблюдаются с 6 по 17 декабря, причем максимум потока приходится на 13 декабря. Метеоры движутся по небу не очень быстро. В период максимума они вспыхивают примерно раз в минуту.
На этом мы оставим историю неоткрытой планеты Фаэтон. Вполне вероятно, что она еще получит продолжение, поскольку прямое изучение астероидов космическими зондами только начинается. Кто знает, какие сюрпризы принесет посещение поверхности астероидов, анализ их вещества и акустическое «просвечивание» недр?
А теперь мы вновь перенесемся в XIX век, чтобы познакомиться с удивительным примером научного прогноза, который действительно привел к открытию неизвестной гигантской планеты.
Примечания

1. Ныне Церера относится к группе планет-карликов.

Предыдущая страница К оглавлению Следующая страница

«Кабинетъ» — История астрономии. Все права на тексты книг принадлежат их авторам!
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку