В поисках Немезиды

В 1766 году немецкий астроном и математик Иоганн Тициус поделился с коллегами интересным открытием, сделанным путем несложного математического жонглирования. Если взять за основу расстояний внутри Солнечной системы расстояние от Земли до Солнца (150 миллионов километров) и принять его за астрономическую единицу, то можно составить элементарную формулу, с помощью которой узнать расстояния от Солнца до других планет Солнечной системы. Я рискну привести эту формулу здесь, чтобы читатели могли оценить ее изящество и полное отсутствие привязки к каким-либо физическим законам:
R (расстояние планеты до Солнца) = 0,4 + 0,3 х 2 встепени N
где N — просто число 1, 2, 3, 4, 5, 6, и тд которое в принципе можно считать порядковым номером планеты вслед за Землей, для которой N, естественно, равно единице (к «выскочкам» типа Венеры и Меркурия мы еще вернемся).

Обратим внимание еще на одно обстоятельство: для формулы абсолютно безразлично, в чем мы будем определять расстояния — в греческих стадиях, французских лье, английских милях или метрах. Или даже в гипотетических марсианских лигах. Более того, если бы цивилизации существовали и на других планетах системы, эту формулу вряд ли бы придумали венерианцы, марсиане или жители Юпитера: с какой стати за универсальную единицу расстояний в космосе они стали бы принимать расстояние до Солнца не их, а какой-то третьей планеты! И уж совсем бы обиделись меркурианцы: по формуле Тициуса их планеты в системе вообще не существует! Но вернемся к автору формулы. Поначалу коллеги не восприняли ее всерьез: как же, великие Кеплер и Ньютон годами мучались, чтобы на основе закона всемирного тяготения расставить планеты по своим местам, а тут — на тебе! — все это можно сделать без всякой физики, астрономии и математики, буквально на пальцах!

Хотите узнать, на каком расстоянии от Солнца находится любая планета Солнечной системы, хотя с детства вы особой любви к математике не испытываете? Тогда пронумеруйте планеты, против каждого номера напишите цифру 4, затем прибавьте к первой 0, ко второй — 3, к третьей — 6, к четвертой - 12, затем 24, 48 и тд. Разделите получившуюся сумму на десять. В результате будете иметь следующую таблицу расстояний:

Напомню, что во времена Тициуса последним в списке планет был Сатурн. Несмотря на то что все здорово сходилось, астрономы лишь пожимали плечами, пока коллега Тициуса Иоганн Боде в 1772 году не опубликовал эту формулу, сопроводив некоторыми выводами, из нее вытекающими. Почему на пятом месте вместо планеты прочерк? Расстояние до нее есть, а планеты нет. Значит, плохо искали, возможно, она очень маленькая или очень темная. А если поставить номер восемь? Может, на этом расстоянии тоже есть планета, но она в два раза дальше Сатурна, слабо освещена и плохо видна?

Но вот прошло всего девять лет, в 1789 году был обнаружен Уран, и он оказался точно на том самом месте, которое ему отводило правило Тициуса — Боде. Это была двойная сенсация: значит, и пятое место вовсе не пусто и там надо искать недостающую планету. Астрономы вновь уселись за телескопы. Но они тоже люди, и в новогоднюю ночь с 31 декабря 1800-го на 1 января 1801 года предпочли праздновать, как все нормальные граждане, — в конце концов планета не волк, в лес не убежит. Лишь один итальянец, Джузеппе Пиацци, по неизвестной нам причине провел эту новогоднюю ночь у телескопа, и именно ему улыбнулась удача. Там, на «пустом» месте, была обнаружена новая планета, которую астроном назвал Церерой (имена богов-мужчин не годились для подобной «мелочи»). Ее диаметр составлял всего 1000 километров, почти в два раза меньше нашей Луны.

Огорченные такой ситуацией протрезвевшие коллеги бросились проверять Пиацци, а в результате открыли в 1802 году еще одну крохотную планетку — Палладу, в 1804-м — Юнону, в 1807 году — Весту. К 1860 году на месте пятой планеты было обнаружено уже 62 маленькие, а в настоящее время их число перевалило за 2,5 тысячи. Всю эту мелочь назвали астероидами, то есть звездоподобными. Но если собрать их все вместе, из полученного материала не удастся слепить планету даже марсианских габаритов и веса. Любопытно, что свыше 600 малых планет обнаружил только один человек — немецкий астроном Макс Вольф. Но для этого он применил свое ноу-хау, которое коллеги не сразу приняли.

Но прежде чем это произошло, немецкий астроном Генрих Ольберс, открывший Юнону и Весту, а затем ставший свидетелем массового открытия других малых планет, высказал весьма разумную на то время идею, что все они представляют осколки одной большой планеты, разрушившейся или взорвавшейся по неизвестным причинам. И эту гипотетическую планету он назвал Фаэтоном в честь сына бога Солнца, который угнал однажды у своего отца солнечную колесницу и поехал кататься. В итоге заехал не туда, чуть было не сжег Землю, засмотревшись на земных женщин, и Зевс-Юпитер поразил лихача молниями.

Этим названием Ольберс заодно намекал, что Фаэтон мог быть разрушен из-за близкого соседства с гигантом-Юпитером.

Но оставим пока в покое астероиды — с «пустым» пятым местом мы разобрались. Вернемся к формуле Тициуса — Боде. Конечно, гипотетические венерианцы смирились бы с тем, что они находятся на почетном нулевом месте. Но с Меркурием положение оказалось сложнее: такой планеты не должно было существовать в Солнечной системе, и, чтобы поставить ее на существующую орбиту, Тициусу пришлось уничтожить вторую половину своей и так куцей формулы с помощью физической абракадабры: задав показатель N равным... минус бесконечности! Арифметику удалось подогнать, а физику и астрономию — нет.

Ситуацию спасла изящная идея одного из астрономов. Он предположил, что Меркурий был когда-то не самостоятельной планетой, а спутником Венеры. И лишь потом, вследствие какого-то катаклизма, Венера его потеряла, а Солнце перетянуло его на нынешнюю орбиту. Кстати, когда были получены первые снимки поверхности Меркурия с межпланетных станций, то они поразили специалистов: перед ними предстала испещренная кратерами поверхность земной Луны! Этот факт породил еще одну безумную гипотезу: он представляет собой самый крупный обломок разрушившегося Фаэтона, подвергшийся бомбардировке более мелкими астероидами. Затем, вследствие какого-то космического катаклизма, самый крупный осколок был стянут со своей орбиты и попал в сферу притяжения Солнца, перейдя на более близкую орбиту. А прочую космическую мелочь Юпитер сумел удержать возле себя, хотя часть ее, возможно, и стала его спутниками, число которых, как и астероидов, непрерывно растет. Чтобы не ошибиться, скажу лишь, что их уже несколько десятков.

Воодушевленные фактом обнаружения Урана, астрономы активно взялись за поиски девятой, а затем и десятой планеты нашей системы, теперь хорошо представляя их расстояние от Солнца и возможную светимость отраженным светом. На основании анализа возмущений орбиты Урана французский математик ЖЛеверье (астрономом, а точнее, директором обсерватории он станет позже) рассчитал положение следующей, девятой планеты, а астроном И. Галле по его «наводке» обнаружил ее в том же 1846 году.

Здесь формула Тициуса-Боде немного подкачала — Нептун оказался на четверть дальше предписанного ему места. Зато открытия десятой планеты, Плутона, пришлось ждать почти сто лет, и он был открыт лишь незадолго до начала Второй мировой войны точно так же — сначала расчетным путем, а затем прямыми астрономическими наблюдениями. И столь долгий срок был не в малой степени связан с тем, что Плутон оказался почти в два раза дальше, чем положено по формуле, тем самым получая существенно меньше света от центрального светила. Но и здесь новейшие астрономические исследования Тициуса реабилитировали: по последним собщениям, Плутон, оказавшийся не на своем месте, лишен статуса полноправной планеты. Да и орбита у него не круговая, а эллиптическая, в результате чего он иногда оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.

Прежде чем Плутону был объявлен импичмент, астрономы вспомнили, что формула Тициуса число планет не ограничивает, и активно взялись за поиск 11-й планеты под условным названием Трансплутон. Но, в принципе, исходя из других соображений, она была предсказана раньше и носила не очень радующее слух название — Немезида, по имени греческой богини возмездия. И более того, предполагалось, что это не планета, а звезда — спутник Солнца. Еще в XIX веке астрономы обратили внимание на тот факт, что в нашей Галактике много двойных звезд, так почему бы и Солнцу не быть двойной звездой?

Если самые дальние планеты системы оказались значительно дальше своих расчетных мест, значит, где-то за ее пределами находится массивное тело, перетягивающее их из-под влияния центрального светила. В последние годы на это указал и чисто экспериментальный акт: чем дальше к границам Солнечной системы приближались межпланетные станции «Пионер» и «Вояджер», тем больше отличались их траектории от расчетных, предполагая действие неизвестной силы.

Поначалу астрономы предположили, что сестрой Солца является потухший и потухающий красный, а то и коричневый карлик, с температурой поверхности менее 800 градусов, поэтому его собственного свечения почти незаметно. По характеру возмущения траекторий Плутона предполагалось, что масса этой звезды-спутника около 0,01 солнечной. И хотя она находится далеко за пределами Солнечной системы, двигаясь по своей орбите, встречается с кометным потоком из облака Орта и, искривляя их траектории, посылает назад, к Солнцу. Образно говоря, бомбардирует нашу систему камнями.

Некоторые исследователи, обычно далекие от астрономии, даже полагают, что эта Немезида, двигаясь по очень вытянутой эллиптической орбите вокруг Солнца, периодически вторгается в Солнечную систему и наводит в ней страшный гравитационный беспорядок. Именно ее пришествие разорвало попавшийся на ее пути Фаэтон, она же, пройдя неподалеку от Венеры, ослабила ее гравитационное поле, заставив последнюю потерять спутник, ставший самостоятельной планетой. (Кстати, гипотетический Вулкан, который якобы находится к Солнцу ближе, чем Меркурий, вообще формулой Тициуса не предусматривается.)

По некоторым расчетам, такое вторжение наблюдается примерно один раз в 30 миллионов лет, что и приводит к всяческим катаклизмам на нашей планете.

Все эти гипотезы широко обсуждались в XIX веке, но век XX внес свои коррективы. Когда было установлено, что источником свечения звезд являются термоядерные реакции, специалисты показали, что минимальная масса самосветящейся звезды не должна быть менее 0,07 солнечной, иначе ядерные реакции в ней невозможны. Таким образом если Немезида и существует, то это не звезда, а планета, хотя и достаточно массивная. По некоторым оценкам, она находится на расстоянии 12 миллиардов километров от Солнца и имеет массу в 5-8 раз больше Земли. По другим оценкам, за Плутоном могут располагаться даже две массивные планеты.

И здесь стоит вернуться к моменту открытия Плутона. Его первооткрыватель Клайд Томбо, не почил на лаврах, а снова активно взялся за работу, надеясь обнаружить и Трансплутон. Но безуспешно.

Среди искателей Трансплутона (Немезиды) были и астрономы-любители. Один из них, А. Бейкер, где-то по дешевке раздобыв 30-дюймовый рефлектор и, наблюдая небо в идеальных условиях на Гавайях (где сейчас находится один из крупнейших в мире телескопов), на основании собственных расчетов обнаружил на пределе чувствительности своего инструмента в расчетном районе крохотную слабо светящуюся звездочку (тогда еще идея самосветящейся спутницы Солнца, Немезиды, не была окончательно похоронена). Он опубликовал свое сообщение незадолго до начала войны США с Японией, а тогда японцы лелеяли планы захвата Гавайских островов. Местные власти на всякий случай запретили астроному-любителю вести наблюдения, а затем и вовсе интернировали его на материк, заподозрив в шпионаже. А вдруг он с помощью своего телескопа сможет подавать сигналы японцам! Абсурд, но под таким же абсурдным предлогом нью-йоркские власти разрушили незадолго до начала Первой мировой войны грандиозную установку Теслы.

Уже после войны наблюдения Бейкера пытались проверить, но на указанном им месте ничего не нашли. Была даже высказана идея, что тот просто наблюдал весьма удаленную звезду, но против такого объяснения было измеренное им ее угловое смещение порядка 0,1 градуса в год. Для астрономов это очень большая цифра, ошибиться настолько опытному наблюдателю почти невозможно. Для примера, звезда Барнарда, имеющая наибольшую из известных угловую скорость смещения, сдвигается за год лишь на угол 0,0023 градуса. Так что спутать этот объект со звездой было вряд ли возможно.

Во всяком случае поиск трансплутонов в настоящее время активно продолжается. А что же касается правила Тициуса — Боде, то до сих пор некоторые специалисты пытаются заменить его другим, теоретически обоснованным и пригодным для всех планет. Но пока безуспешно.

Валентин ПСАЛОМЩИКОВ