Астероиды

Астероиды

Природа не терпит пустоты — утверждали многие в древности, хотя и

затруднялись как следует объяснить, «с чего это они взяли». Этим

утверждением «объясняли», почему жидкость поднимается в барометре вверх

внутри высокой стеклянной трубки, из которой выкачан воздух. Вероятно,

сходное с этим представление о нетерпимости пустоты заставляло ученых в

конце XVIII века разыскивать планету в той «бреши», которая как бы зияла

между орбитами Марса и Юпитера.

Даниэль Тициус в 1772 г. выпустил в Бонне книгу «Созерцание природы»,

в которой обратил внимание на правильное возрастание расстояний планет от

Солнца и на пробел между Марсом и Юпитером. Мысль эта была подхвачена Воде,

который заявил, что вакантное место в Солнечной системе занято планетой,

которую он, можно сказать, просто придумал. (Надо отметить, что расстояния

открытых впоследствии планет Нептун и Плутон не улеглись в закономерность,

подмеченную Тициусом, так что в действительности эта закономерность

сложнее. Эта закономерность производила большое впечатление на

современников и в наше время может быть объяснена теоретически.) Такие

предположения тогда еще не имели, конечно, ничего общего с научным

предвидением, основанным на законах природы. Это было нечто более близкое к

мистическим воззрениям пифагорейцев на «священные» числа и фигуры. Астроном

Цах так размечтался о существовании планеты между Марсом и Юпитером, что

пятнадцать лет пытался организовать ее поиски, хотя, как мы видим, мысль о

существовании планеты в этом месте была основана на непонятной

закономерности в некоторых числах. В сентябре 1800 г. Цаху удалось

сговориться с пятью астрономами, собравшимися на своего рода конференцию.

Они образовали, как шутил Цах, «отряд небесной полиции», имевшей целью

«выследить и поймать беглого подданного Солнца». Для этих поисков небо

вдоль зодиакальных созвездий, по которым движутся все планеты, было

разделено на участки, и каждому наблюдателю был выделен свой участок неба,

а один, оставшийся свободным, решили предложить итальянскому астроному

Пиацци. Едва об этом они собрались его известить и едва лишь они начали

свою кропотливую и обещавшую быть долгой, если не безнадежной, работу, как

получили известие, что беглянка уже поймана и не в результате долгих

поисков, а совершенно случайно.

В первую ночь XIX столетия (1 января 1801 г.) Пиацци в Палермо

трудолюбиво производил свои систематические измерения координат звезд для

составления каталога звездных положений. В следующую ночь, производя для

проверки повторные наблюдения, Пиацци заметил, что одна из наблюдавшихся им

слабых звездочек (7-й величины) имеет не те координаты, которые он отметил

для нее накануне. На третью ночь обнаружилось, что тут нет никакой ошибки,

а что эта звездочка медленно движется. Пиацци решил, что он открыл новую

комету. Правда, кометы, как знал Пиацци, — это «косматые светила», что и

означает само их название на греческом языке; это — туманного вида светила,

иногда имеющие туманный же хвост. «Может быть, это необычайная комета, —

решил Пиацци, — каких еще не бывало».

Шесть недель тщательно следил он за своим светилом, пока болезнь не

свалила его с ног и не прервала наблюдений, из которых сам Пиацци не мог

вывести орбиту открытого им светила в пространстве.

После болезни Пиацци снова стал просиживать ночами у телескопа, но он

уже не мог больше найти свое светило. Непрерывное смещение увело его далеко

от того места, где он его видел в последний раз, и оно затерялось среди

других таких же слабых звездочек, которые в то время не были еще занесены

на карты звездного неба.

Так и не завершив до конца свое открытие, Пиацци вынужден был

разослать письма другим астрономам с описанием своих наблюдений и с

просьбой поискать найденное и утерянное им светило.

Пока почтовые кареты доставили эти письма в другие страны, искать

новое светило стало совсем безнадежно. Его не нашли, а полученных уже

наблюдений было недостаточно для того, чтобы по ним, применяя

существовавшие тогда методы, можно было вычислить орбиту светила и

предсказать его видимое движение по небу в будущем. На сколько лет или

десятилетий задержался бы, таким образом, новый успех в астрономии —

угадать трудно, но тут одно открытие помогло другому. Теория помогла

практике. Наблюдателям помог математик Гаусс.

Знаменитому ученому было тогда только 25 лет, и, имея много планов,

надежд и интересов, он еще не знал, чему он посвятит себя окончательно.

Свои досуги он посвящал высшей математике и астрономии.

Еще до описываемых событий он нашел общий способ вычислять орбиты

светил всего лишь по трем наблюденным положениям их на небе. Применения

новому способу, найденному Гауссом, еще не было, и открытие нового светила

представило к этому первый и прекрасный случай.

Гаусс тотчас же принялся за вычисления и в ноябре опубликовал уже

элементы орбиты планеты, а также и ее положения на небе в будущем, — где

планета должна была быть видна с Земли.

Наступал уже сентябрь 1801 г., когда светило Пиацци, успевшее скрыться

в солнечных лучах, снова должно было вынырнуть из них и сделаться доступным

для наблюдения..., если бы удалось его найти. Увы, нетерпение наблюдателей,

горевших желанием поскорее использовать помощь Гаусса, подверглось

дальнейшим испытаниям. Дождь, снег, туман и облака как бы сговорились

мешать поискам потерянного светила, и лишь в последнюю ночь того же 1801 г.

небо расчистилось. Не смущаясь наступающей веселой встречей Нового года и

основательным морозом, Цах бросился на поиски «по горячему следу», и

наследующую ночь, в годовщину открытия Пиацци, беглянка была обнаружена. Ее

перемещение среди звезд за двое суток выдало ее «с поличным»; в эту

следующую ночь ее обнаружил также и Ольберс.

Вычисления Гаусса показали, что Пиацци открыл не комету, а планету,

обращающуюся около Солнца как раз между Марсом и Юпитером. Кому, как не

Пиацци, принадлежало первое слово в вопросе о том, как назвать

новооткрытого члена семьи планет? И Пиацци пожелал назвать ее Церерой,

богиней-покровительницей острова Сицилии во времена римлян. Этим Пиацци

отдал дань местности, в которой он успешно вел свою научную работу, и

вместе с тем «выдержал стиль», так как взял название планеты из того же

сонма богов римской мифологии, из которого в древности были почерпнуты

имена других планет.

История с названием Цереры является одним из примеров возможного

ответа на вопрос, который иногда задавали наивные люди. «Мы допускаем, что

можно измерить и узнать размеры, расстояние и температуру небесных тел, но

как, скажите, как узнали названия небесных светил?» Их узнали так же, как

родители узнают имена своих детей...

Открытие восьмой по счету планеты потянуло за собой ряд других

открытий, и в наши дни, как мы увидим, приходится чуть ли не жалеть, что

этих открытий так много...

Церера была предметом постоянного внимания, и, наблюдая ее путь,

астрономы хорошо изучили расположение слабых звезд в окрестностях этого

пути. 28 марта 1802 г., недалеко от места, где незадолго перед тем среди

звезд виднелась Церера, Ольберс заметил новую звездочку и уже через два

часа убедился в ее движении относительно ее соседок. Дело пахло открытием

еще одной планеты, и Гаусс снова показал, что это действительно так и есть.

Особенно удивительно то, что орбита второй, слабо светящейся планеты

оказалась весьма близкой к орбите Цереры. Вместо одной «недостающей»

планеты между Марсом и Юпитером их оказалось две: «не было ни гроша, да

вдруг алтын». Вторую планету назвали Палладой (эпитет Афины — богини войны,

победы, мудрости и науки у греков).

В прежние времена было мало обсерваторий и мало людей, занятых

исключительно астрономическими исследованиями. Скудно оплачивалась их

работа. Примерно половина выдающихся ученых XVII и XVIII веков занималась

наукой в часы досуга, выкраиваемого от других занятий, кое-как

обеспечивавших им жизнь. Еще большее число ученых при капиталистическом

строе в начале своей деятельности занималось посторонними делами, прежде

чем им удалось целиком посвятить себя науке.

Так, например, известный астроном Бессель начал свою карьеру

конторщиком, Лассель, открывший спутник Нептуна, был пивоваром; из

исследователей комет Свифт был жестянщиком, Темпель — литографом; один

исследователь планет Шретер был судейским чиновником, Гершель начал свою

деятельность музыкантом, Швабе, открывший периодичность солнечных пятен,

был аптекарем, Холл, открывший спутники Марса, вышел из плотников,

исследователь малых планет Ольберс был врач-практик.

Урывая время от сна, Ольберс наблюдал кометы и стал авторитетом по

части изучения их орбит. Еще в 1779 г., дежуря у кровати больного товарища,

такого же, как и он, студента-медика, он додумался до важного упрощения в

вычислении этих орбит. Ученым счастливые мысли приходят в голову иногда

неожиданно, даже в самой неподходящей обстановке — в трамвае, в антракте

концерта и даже в магазине. Поглощенный своим делом, ученый постоянно

старается урвать каждую свободную минуту для размышлений, и к своей

счастливой мысли на дежурстве Ольберс пришел, конечно, не случайно, а в

итоге длительных дум в предшествующие месяцы. На вопрос: как это вам пришло

в голову? — в большинстве случаев самым правильным и кратким будет ответ: я

об этом думал постоянно.

Новый способ облегчил труд вычислителей кометных орбит и ускорил

вычисления.

Сочетание строгого мышления с известным воображением бывает полезно, и

воображение толкает исследователя на новые открытия. Так, Ольберс высказал

смелую мысль, что то место Солнечной системы, которое некоторыми

предоставлялось для одной лишь планеты, действительно когда-то было занято

единственной планетой. Две из них, обнаруженные тут, — по мысли Ольберса, —

это ее осколки, образованные некогда какой-то катастрофой. Этих осколков,

наверно, даже не два, а много, и есть смысл поискать остальные.

Если некогда планета, помещавшаяся между Марсом и Юпитером,

разорвалась на куски, то через ту точку пространства, где произошел взрыв,

должны пройти орбиты всех полученных осколков. Это — известный закон

механики, который должен быть справедлив и тут. Раз так, то чем шарить по

большой области неба в поисках новых планет, проще подстерегать их, когда

они будут проходить через те точки, где пересеклись орбиты Цереры и

Паллады. Вот был практический вывод из описанного выше предположения,

которое можно назвать «рабочей гипотезой».

«Рабочая гипотеза» — это предположение, которое стремятся выдвинуть

временно для объяснения новооткрытого факта, хотя бы сам факт не был еще

изучен настолько подробно, чтобы выдвигаемое предположение было уже

достаточно обосновано. Рабочая гипотеза, не претендуя на строгость, дает на

первое время какое-то объяснение фактам и указывает исследователям пути в

их поисках. Дальнейшие исследования развиваются тогда уже не вслепую, а в

определенном направлении, и прежде всего с целью проверить правильность

сделанной гипотезы. Ведь из гипотезы следуют некоторые выводы, например,

что должны быть еще такие-то и такие-то явления. Существуют они в

действительности или нет, — вот на что тотчас же переключается внимание.

Если гипотеза не оправдывается, то на смену ей выдвигается новая и уже

более совершенная, потому что проверка первой привела нас к более глубокому

пониманию открытых фактов и добавила новые данные.

Три года Ольберс сам терпеливо подстерегал новые планеты в созвездии

Девы, где была видна с Земли точка пересечения орбит Цереры и Паллады. Его

труд был вознагражден в 1807 г. открытием Весты. Но еще в 1804 г. Гардинг

открыл планетку, названную Юноной, в созвездии Кита, где находилась вторая

точка пересечения орбит. Так, казалось, гипотеза подтвердилась, и орбиты

четырех найденных осколков пересеклись почти в одних и тех же точках.

Однако, если вдуматься, то гипотеза Ольберса была бы справедлива только в

случае недавней катастрофы с пропавшей большой планетой. В самом деле, если

это событие произошло давно, то притяжения со стороны больших планет должны

были так сильно и разнообразно изменить орбиты осколков, что они никак не

могли бы до сих пор продолжать пересекаться в одних и тех же точках.

Открытые впоследствии планеты (все там же, между Юпитером и Марсом) совсем

не проходят через места, где пересеклись орбиты первых четырех открытых

планет. Первоначальное впечатление о правильности предположения Ольберса

оказалось основанным на случайном совпадении... Все это выяснилось,

впрочем, уже значительно позже, чем Ольберс нашел четвертую планету.

Когда уже все, принимавшие участие в открытии этих планет, скончались,

пятая планета все еще не попадалась наблюдателям. Только в 1845 г., почти

через 40 лет, она была открыта. Открыл ее отставной почтовый чиновник

Генке, терпению которого поистине можно изумляться. 15 долгих лет, из

вечера в вечер, он разыскивал попутчиков Цереры и ее товарок, и каждый

новый вечер, приносивший разочарование, не ослаблял его энтузиазма. Через

два года после первого успеха он открыл еще планету, и вскоре затем

открытия подобных планет стали производиться непрерывно.

Все планеты, обнаруженные между орбитами Марса и Юпитера [1], получили

общее название малых планет или астероидов, что в переводе с греческого

означает «звездоподобные». Действительно, даже в самые сильные телескопы

эти планеты выглядят как звездочки, так они малы. Малость в астрономии —

понятие, конечно, относительное, но в сравнении с остальными планетами

астероиды действительно малы. Самый большой — Церера имеет около 1000 км в

поперечнике и по объему во столько раз меньше Луны, во сколько раз Луна

меньше Земли. У Паллады диаметр около 600 км, у Юноны около 250 км и у

Весты около 540 км [2]. Только у них, и то с помощью величайших в мире

рефракторов, можно заметить крошечный диск. Их поперечники можно измерить,

но никаких подробностей на них рассмотреть нельзя. Поперечники остальных

астероидов гораздо меньше, их оценивают по блеску этих тел. При одной и той

же отражательной способности поверхности и при одном и том же расстоянии от

Земли и от Солнца видимый блеск планеты пропорционален квадрату ее

диаметра. Предполагая, что поверхность астероидов отражает около 7 %

падающего на нее света, подобно другим небесным телам, также лишенным

атмосфер (как Луна), можно приблизительно оценить размер этих планет-

крошек. Самые малые из известных теперь астероидов имеют поперечник порядка

1 км и вполне могли бы поместиться на территории наших парков культуры и

отдыха. Изменения их блеска позволяют думать, что они не круглой формы, а

похожи на неправильные обломки, разные стороны которых несколько по-разному

отражают свет. Вращение их вокруг оси (отчего к нам поворачиваются то

более, то менее яркие их стороны, имеющие к тому же несколько различные

размеры поверхности) и обусловливает, по-видимому, наблюдаемые быстрые

колебания их блеска.

Поскольку у четырех упомянутых астероидов диаметры измерены

непосредственно, можно было определить их отражательную способность. У трех

из них она составляет от 5 до 16 %, т. е. действительно близка к

отражательной способности поверхности Луны, Меркурия и земных пород. От

Весты же отражается 23 % солнечного света, что встречается у тел, которые

можно назвать белыми.

Отражательная способность, размеры, а также расстояние от Солнца

(меняющееся обычно не очень сильно) и расстояние от Земли (меняющееся в

больших пределах) определяют видимый блеск астероидов. В противостоянии,

когда они ближе всего к Земле, самой яркой оказывается Веста, находящаяся

тогда на пределе видимости невооруженным глазом. Остальные, самые яркие из

астероидов, видны лишь в сильный бинокль, как звезды 7-й величины и слабее.

Большинство астероидов видимо лишь в сильные телескопы, и на фотографиях,

снятых большими астрографами выглядят как звездочки — без дисков.

Чем меньше астероиды по размерам и чем меньше их блеск, тем больше

оказывается их число, и потому с течением времени открывают астероиды все

менее и менее яркие. Например, наибольшее число открытых в 1930 г.

астероидов падает на 14-ю звездную величину, а в 1938 г. оно приблизилось

уже к 15-й звездной величине.

Фотография — теперь единственный способ, применяемый для ловли малых

планет, и уже в конце прошлого столетия, когда ее впервые применили, она

сразу показала свое преимущество перед визуальными поисками в телескоп,

какие проводили ранее.

Чтобы отличить слабый астероид от звезд, надо убедиться в его движении

среди звезд от ночи к ночи. Если ближайшие ночи пасмурны, заподозренная

планетка может быть утеряна.

На фотографии, когда астрограф перемещается за звездами, последние

выходят в виде точек, а планета уже за час экспозиции успевает сместиться

настолько, что получается в виде короткой черточки и этим сразу выдает

себя. Если астероид слабо светится, то его след не отпечатывается на

пластинке, и, чтобы поймать самые слабые астероиды, придумали такой способ.

Часовой механизм нарочно расстраивается так, чтобы астрограф двигался

примерно в направлении ожидаемого смещения планетки среди звезд и с той же

скоростью. При этом фотографии звезд смазываются, выходя в виде коротких

черточек, а свет слабого астероида падает все время почти на одно и то же

место пластинки и потому оказывает на нее заметное действие. Фотография

астероида получается почти что в виде точки.

Обнаружив на снимке астероид, надо убедиться в том, что это новый, и

для этого надо определить точно его видимое положение среди звезд, его

координаты на небесной сфере, а затем сравнить их с эфемеридами, т. е. с

вычисленными наперед видимыми положениями астероидов, орбиты которых уже

известны. Теперь, убедившись, что вы открыли новый член Солнечной системы,

получите еще не менее двух определений его положения на небе, и по

возможности не в смежные дни, иначе нельзя будет достаточно точно вычислить

его орбиту. Сколько раз пасмурная погода мешала наблюдателю проследить за

астероидом, и он терялся, так как нужных наблюдений его положения получить

не удавалось. Открытие, бывшее, казалось, в руках, ускользало между

пальцами, как в свое время чуть не ускользнула Церера!

До тех пор, пока орбита планеты по достаточному числу наблюдений не

определена уверенно, планете не присваивают ни очередного номера, ни имени

и не считают ее достойной стать членом солнечной семьи.

Много таких планет было найдено и утеряно, снова найдено кем-либо

другим и снова утеряно, и потому не каждая открытая планета сразу получает

имя.

Очень много малых планет (более сотни) было открыто на советской

обсерватории в Симеизе Г. Н. Неуйминым, С. И. Белявским и другими. В

Симеизе для ловли малых планет применяли две одинаковые фотокамеры,

фотографировавшие одновременно одну и ту же область неба и тем исключавшие

Страницы: 1, 2