Рис. 63. Воображаемый вид колец Сатурна из верхних слоев его атмосферы

Быть может, некогда один из таких спутников Сатурна, ближайший к нему и вознамерившийся было подойти еще ближе, был наказан за свою дерзость тем, что был обращен в метеоритное кольцо.

Французский математик Рош еще в 1850 г. доказал, что жидкий спутник какой-либо планеты, находясь к ней ближе некоторого предельного расстояния, должен быть разорван на части приливными силами. Для спутника, имеющего плотность, одинаковую с плотностью планеты, этот «предел Роша» составляет 2,44 радиуса планеты. Ближайший из спутников Сатурна, Мимас, отстоит от его центра на 3,11 радиуса планеты, а внешний край кольца — на 2,30 радиуса Сатурна. Итак, кольцо Сатурна целиком находится внутри предела Роша, внутри зоны, запретной для спутников, желающих сохранить свою целость. Это подтверждает справедливость теории Роша и возможность образования кольца за счет разрушения одного из спутников, который либо начал было образовываться в этой зоне при рождении Солнечной системы, да так и не смог образоваться, либо же он попал в нее извне благодаря возмущениям. Заметим, однако, что для твердого сплошного спутника предел Роша будет гораздо меньше, чем для жидкого тела.

В 1966 г. было открыто самое широкое внешнее кольцо Сатурна, названное кольцом D. Его размер вдвое больше, чем система колец, известная ранее. Но это кольцо крайне разрежено. Открытый в 1966 г. спутник Янус и более далекий спутник Энцелад двигаются внутри кольца D, как в сопротивляющейся среде, Мимас же лишь пересекает кольцо D, потому что его орбита наклонена к плоскости кольца. Эти новые данные согласуются с последним нашим замечанием, касающимся предела Роша.

Щели в кольцах образовались вследствие возмущения движения метеоритных частиц притяжением спутников Сатурна. Там, где период обращения частиц соизмерим с периодом одного из внутренних спутников, возмущения особенно велики и делают орбиты частиц неустойчивыми. В тех местах, где периоды обращения частиц составляют 1/2, 1/3 или 1/4 от периода обращения близких спутников, эти частицы задерживаются недолго, и эти области почти не заняты их орбитами, а значит, и самими частицами, — там образуются пустоты, щели. Такие же прогалины наблюдаются и в орбитах астероидов, в тех местах, где их периоды обращения были бы соизмеримы с периодом обращения Юпитера.

Щель Кассини в кольцах соответствует периодам обращения, равным 1/2 периода обращения Мимаса, 1/3 и 1/4 периодов обращения двух следующих спутников Сатурна. Аналогичные соотношения встречаются и для других щелей, наблюдаемых в кольцах.

На окраинах Солнечной системы

На окраинах Солнечной системы «циркулируют» Уран и Нептун, принадлежащие к группе планет-гигантов, хотя они значительно меньше Сатурна, а также Плутон. Плутон в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, и наше светило видно с Плутона как ослепительно яркая звезда. Диск Солнца человеческим глазом без телескопа был бы оттуда неразличим — так он мал.

Об Уране и Нептуне можно сказать немного. Их атмосферы обширны, как у Юпитера и Сатурна, а поверхность планет целиком скрыта облаками. Облака образуют трудноразличимые полосы, подобные юпитеровым. В водородно-гелиевых атмосферах Урана и Нептуна вследствие низкой температуры аммиак частично вымерз. На Уране измеренная ранее температура оказалась ниже — 180 °C. Наблюдения его радиоизлучения привели к температуре в среднем -100 °C на длине волны 1,9 см и -170° на длине волны 11 см. Все эти данные относятся, по-видимому, к разным слоям урановой атмосферы. Для Нептуна температура оказалась градусов на 15–20 ниже. За 20 лет, прошедших после первого определения теплового излучения Венеры радиометодами, мощность радиотелескопов возросла более чем в 10 000 раз. Это позволило измерить радиоизлучение каждой из планет, кроме Плутона, для исследования которого возможности современной аппаратуры пока недостаточны. В сочетании с измерениями инфракрасного теплового излучения планет радиоастрономические данные принесли важную информацию. Найдено, что температура поверхности облачного слоя Урана определяется только падающим на него солнечным излучением, а Нептун, подобно Юпитеру и Сатурну, излучает приблизительно в 1 1/2 раза больше энергии, чем поглощает. Следовательно, там действуют внутренние источники энергии колоссальной мощности. Период вращения Урана составляет 10 час. 50 мин., а период Нептуна установлен менее точно. Из спектральных наблюдений он получился равным 16 часам с возможной ошибкой порядка одного часа, а из периодических колебаний его блеска 12 час. 43 мин. Первое число заслуживает большего доверия. Интересно, что Нептун вращается в прямом направлении, а Уран в обратном, не так, как остальные планеты. При этом ось Урана наклонена к плоскости его орбиты на 98°, и он вращается как бы «лежа на боку». Это обусловливает очень резкие смены времен года, который на этой далекой и холодной планете равен 84 земным годам. Но смены времен года в этом вечном холоде никого не беспокоят, ибо вся троица окраинных планет не может быть носительницей жизни.

Плутон невелик, слабо освещается Солнцем и так далек, что как светлая точка около 14-15-й звездной величины виден только в сильнейшие телескопы. Даже его размер и масса известны лишь крайне приблизительно. В 5-метровый телескоп из прямого измерения на грани возможного диаметр Плутона был оценен в 5800 км. Если внести некоторые поправки, то получим 4800 км. В 1965 г. из наблюдения прохождения Плутона около звезды, которую он не закрыл при этом, надежно установлено, что его диаметр менее 6,8 тыс. км и составляет скорее всего около 5500 км, т. е. в 1 1/2 раза меньше земного. Менее надежно оценивается масса Плутона, так как он не имеет спутников, по движению которых масса планет определяется точно. Возмущения, производимые им в движении Урана и Нептуна, так слабы, что по этим данным масса его определяется крайне неточно. Ее значение, вероятно, менее одной десятой массы Земли.

Из наблюдений периодических изменений яркости Плутона период его вращения вокруг оси установлен в 6 суток 9 часов 17 минут, но период изменения блеска не всегда правильно отражает период вращения планеты. Они совпадают, если на планете есть очень большое и не перемещающееся пятно (особо светлое или особо темное). Понятно, что о физической природе Плутона не известно ровно ничего, но можно ожидать, что он окажется в этом отношении сходным с Меркурием. Впрочем, при холоде, царящем на нем, он может сохранять атмосферу.

Пожалуй, за исключением Марса, далекие земли чрезвычайно мало похожи на нашу планету! Все это разнообразие планет и их атмосфер еще раз показывает бесконечное многообразие природы. Совершенно неверно думать, что все в ней устроены по одному и тому же образцу. Законы природы везде одни и те же, но условия, в которых они проявляются, различны.

Возможно, что дальше Плутона есть еще одна или несколько планет, но поиски их среди великого